可变字典在 F# 中不可变

Question

我有声明可变字典的代码，但是当我尝试更改元素时会出错。

编码：

   let layers =
        seq {
            if recipes.ContainsKey(PositionSide.Short) then yield! buildLayerSide recipes.[PositionSide.Short]
            if recipes.ContainsKey(PositionSide.Long)  then yield! buildLayerSide recipes.[PositionSide.Long]
        }
        |> Seq.map (fun l -> l.Id, l)
        |> dict

这将创建一个IDictionary 。 我知道 object 本身是不可变的，但字典的内容应该是可变的。

当我通过显式初始化字典来更改代码时，它变得可变：

   let layers =
        let a =
            seq {
                if recipes.ContainsKey(PositionSide.Short) then yield! buildLayerSide recipes.[PositionSide.Short]
                if recipes.ContainsKey(PositionSide.Long)  then yield! buildLayerSide recipes.[PositionSide.Long]
            }
            |> Seq.map (fun l -> l.Id, l)
            |> dict
    let x = Dictionary<string, Layer>()
    a
    |> Seq.iter (fun kvp -> x.[kvp.Key] <- kvp.Value)

    x

这是为什么？

Answer 1

IDictionary是一个接口，而不是 class。 这个接口可能有多种不同的实现。 你甚至可以自己做一个。

Dictionary确实是这些实现之一。 它支持界面的全部功能。

但这不是dict function 返回的实现。 让我们试试这个：

> let d = dict [(1,2)]
> d.GetType().FullName
"Microsoft.FSharp.Core.ExtraTopLevelOperators+DictImpl`3[...

结果发现dict function 返回的实现是Microsoft.FSharp.Core.ExtraTopLevelOperators.DictImpl - 一个名为DictImpl的 class 在 Z629B160731F353947EAC 标准库的内部深处定义

碰巧该接口上的某些方法会抛出NotSupportedException ：

> d.Add(4,5)
System.NotSupportedException: This value cannot be mutated

这是设计使然。 它是故意这样做的，以支持“默认情况下的不变性”。

如果你真的想要一个可变版本，你可以使用Dictionary的构造函数之一创建一个副本：

> let m = Dictionary(d)
> m.Add(4,5)  // Works now

---

Map和Dictionary之间的区别在于实现，这意味着 memory 和运行时特性。

Dictionary是一个哈希表。 它提供恒定时间的插入和检索，但要为此付出代价，它依赖于其密钥的一致散列，并且它的更新是破坏性的，这也带来了线程不安全。

Map实现为树。 它提供对数插入和检索，但作为回报具有持久数据结构的好处。 此外，它要求密钥具有可比性。 尝试这个：

> type Foo() = class end
> let m = Map [(Foo(), "bar")]
error FS0001: The type 'Foo' does not support the 'comparison' constraint

比较键对于构建树至关重要。

Answer 2

不同之处在于dict是一个只读字典，其中包含一些引发异常的变异方法（这是该类型的一个缺点），而 map 是一个不可变集合，它使用Map模块中的函数以及修改元素的方法map 并返回一份副本。 Get Programming with F#一书的第 17 课对此有很好的解释。

此外，对于dict ，“使用其键检索值非常快，接近 O(1)，因为 Dictionary class 是作为 hash 表实现的。” 来自文档； 而map基于二叉树，因此使用其键检索值具有 O(log(N)) 复杂度。 请参阅集合类型。 这也意味着map中的键是有序的； 而在dict中，它们是无序的。

对于许多用例，性能差异可以忽略不计，因此函数式编程风格的默认选择应该是map ，因为它的编程接口在风格上与其他list seq类似。

Answer 3

dict是创建iDictionary的辅助方法，该字典是不可变的（因此您需要在创建对象期间提供内容）。 它实际上是一个只读字典，所以你不能修改它的内容也就不足为奇了。 在您的第二个示例中，您显式创建了一个Dictionary ，它是一个可变字典。 由于 Dictionary 可以使用 iDictionary，因此您只需将 iDictionary 传递给它。