第七章 以数据为中心的程序设计

第七章 以数据为中心的程序设计

本章介绍

■ 表示和处理文档

■ 设计不可变数据结构

■ 数据表示形式之间的转换

■ 使用记录和递归差别联合

在设计函数式程序时，首先要考虑的是程序处理的数据；由于重要的程序都使用数据，因此，在应用程序设计中，这个方面极为重要。用函数语言实现程序，我们也是从设计在代码中用到的数据结构开始；下一步才会写处理数据的运算。

但是不同于面向对象的设计，它是把数据封装在对象的状态中；处理用方法表示，是对象的一部分，在运算中还可以和其他有关对象进行交互。而大多数函数式程序是以数据为中心的，因此，数据与运算明确分开。添加新的处理数据的运算，大体上就是写一个函数。

注意

以数据为中心、 以行为为中心程序（Data-centric and behavior-centric programs）

虽然，大多数函数式程序是以数据为中心的，但是，因为仍有一些应用程序和组件并不只考虑数据，它们关注的主要问题是行为。在使用滤镜批处理图像的应用程序中，主要的数据结构可能是滤镜列表，从函数的角度看，滤镜就是函数。

这表明，我们有两种主要方式看函数式代码，这些方法在一个应用程序的不同部分往往合组合在一起，但我们会分别讨论。在本章，我们讨论以数据为中心的程序，在第八章中我们将讨论以行为为中心的程序。

这一章的主要目的，是学会如何以函数方式思考应用程序的设计。我们会用一个应用程序环境演示，这个程序处理简单的文档，包含文本、图像和标题。在这一章，我们将使用 F# 作为主要语言。虽然在 C# 中也能使用函数风格编程，但是，以函数方式设计应用程序的整个结构，仍然有些不便，因为，函数式数据结构严重依赖数据类型，比如，差别联合。我们将会提到几个与面向对象相关的设计模式，亦会考虑如何在 C# 中处理不可变类型。

使用数据表示形式

在函数式编程中，通常使用多种数据结构来表示相同的程序数据。就是说，我们设计不同的数据结构，然后，可以在不同的表示形式之间进行转换，这些转换通常会计算出数据的其他信息。

针对不同的运算，使用不同的数据表示形式，可以更容易实现。在这一章，我们处理的文档有两种表示形式。在 7.2 节，我们会实现平面数据结构，它适合绘制文档；在 7.3 节，添加结构化的表示形式，它更适合存储和处理文档。这种方法还支持共享，因为，在不同表示形式上的运算，也可以由不同的开发人员独立地开发和维护，以进行一些扩展。

我们将首先讨论另一种 F# 类型，对于表示程序数据很重要，然后，会把注意力放到示例应用程序上。