【PL理论深化】(4) Ocaml 语言：基础讲解 |通过 REPL 执行 Ocaml 程序 | Ocaml 解释器 | 编译器 ocamic | 程序构成的基本单位 | 原始值 | 基本数据类型

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• 💬 前言：本章我们要开始介绍如何使用 OCaml 进行函数式编程。书中探讨函数式编程的原因主要有三点。首先，我们将会设计和实现编程语言，而实现语言将会使用函数式编程语言OCaml，因为在实现编程语言的解释器 (interpreter) 或类型系统 (type system) 等处理程序作为数据的程序时，函数式语言非常方便。第二个原因是，包括OCaml在内的函数式语言从编程语言理论的角度来看是设计良好的语言。仅仅是研究这些语言的特征，就能对编程语言有很多了解。尤其是函数式编程的概念，近年来大多数编程语言都在借鉴，因此深入理解其他语言也必不可少。
• 📃 目录：

  0x00 介绍 OCaml

  0x01 通过 REPL 执行 OCaml 程序

  0x01 使用 OCaml 解释器来执行程序

  0x02 使用编译器 ocamic 来执行程序

  0x03 函数式编程程序构成的基本单位：表达式

  0x04 原始值（primitive value）

0x00 介绍 OCaml

在使用 Ocaml 编写程序先，我们需要了解一些基本的概念。

🔗 Ocaml 官网：Welcome to a World of OCaml

Objective Caml（OCaml）是 Caml 编程语言的主要实现，由 Xavier Leroy，Jérôme Vouillon，Damien Doligez，Didier Rémy及其他人于1996年创立。

OCaml 是开放原始码项目。此项目的管理和大部分维护工作交由 INRIA。由于 caml 的读音与camel一致，OCaml 的吉祥物自然被定为骆驼，而以 OCaml 服务为主的软件也通常以骆驼的形象作为其LOGO。 OCaml 将 Caml 语言在面向对象方面做了延展。Caml 是函数式编程语言，它的扩展语言还有基于微软.net平台的 F# 语言。

0x01 通过 REPL 执行 OCaml 程序

有三种主要方法可以执行 OCaml 程序，我们先来介绍第一种。

首先，使用文本编辑器编写程序并保存为名为 hello.ml 的文件，如下所示：

let _ = print_endline "Hello World"

这是一个使用标准输出函数 print_endline 来打印字符串 “Hello World” 的程序。

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为了执行上述程序，首先可以使用 REPL (Read-Eval-Print Loop，交互式编程工具) 。

在命令行中输入 ocaml，REPL 将会启动，会看到如下所示：

$ ocaml OCaml version 4.09.0 #

此时如果按下回车键，字符串将被打印出来：

# print_endline "Hello World";; Hello World - : unit = ()

这里的 ; ;  是告诉 REPL 执行命令的符号，在将程序编写到文本文件时不需要使用它。

在 REPL 中，不仅可以直接输入程序，还可以读取存储在文件中的整个程序：

# #use "hello.ml";; Hello World - : unit = ()

0x02 使用 OCaml 解释器来执行程序

下面，我们来介绍第二种方式。使用 OCaml 解释器来执行程序。

只需在命令 ocaml 后面加上要执行的文件名即可：

$ ocaml hello.ml Hello World

0x03 使用编译器 ocamic 来执行程序

在 Linux 环境中，也可以使用编译器 (ocamlc) 来创建和执行可执行文件：

$ ocamlc helloworld.ml $ ls a.out hello.cmi hello.cmo hello.ml $ ./a.out Hello World

编译后会生成一个名为 a.out 的可执行文件，运行该文件会输出字符串 “Hello World”。

0x04 函数式编程程序构成的基本单位：表达式

与 C, Java, Python 等命令式编程语言相比，OCaml 等函数式编程语言的最大特点是 ——

程序构成的基本单位不是语句 (statement)，而是 表达式 (expression)。

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通常在编程语言中，语句是指改变程序状态的句法结构。

例如，C 或 Java 中的赋值语句 x = x + 1 就是一个语句，它会将内存中存储的变量 x 的值增加 1。

而表达式是不改变程序状态的，仅通过计算产生一个值的句法结构。

例如，表达式 x + y 只是引用 x 和 y 的值来计算一个新值，并不会改变内存状态。

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在函数式编程语言中，程序通常围绕表达式来编写，重点在于通过计算值而不改变内存状态。

由于函数式编程是围绕表达式来编写程序的，因此在函数式编程中，

与其说是注重解决问题的步骤，不如说是注重描述要解决的问题。

这种编程语言的选择对解决问题的思维方式有很大的影响，后面会结合实例进行更详细的探讨。

0x05 原始值和基本数据类型

OCaml 提供的最基本的表达式。

整数、浮点数、布尔、字符、字符串等 原始值 (primitive value) 的表达式。

例如，我们在 REPL 中输入算术表达式 ：

# 1 + 2 * 3;; - : int = 7

OCaml 执行器会计算输入的表达式，并告知结果为7，同时也会显示结果的类型(type)。

例如，int 表示结果为整数类型，可以如下计算浮点数表达式：

# 1.1 +. 2.2 *. 3.3;; - : float = 8.36

上述式子的结果是 8.36，并且表示它是浮点类型。

OCaml 是一种根据数值类型明确分类值的语言。

甚至对于浮点数和整数的加法操作符也是不同的。

在上面的例子中，进行浮点数操作时，需要在操作符后面加上点号（.）。

如果没有明确分类数值的类型，就会导致类型错误 (Type error) ：

# 3 + 2.0;; Error: This expression has type float but an expression was expected of type int

加法运算符 + 预期其操作数为整数值，但右操作数的值为浮点数，因此无法进行计算。

要将整数和浮点数相加，需要显式地进行类型转换，如下所示。

# 3 + (int_of_float 2.0);; - : int = 5 # (float_of_int 3) +. 2.0;; - : float = 5. 

int_of_float 和 float_of_int 分别是将浮点数转换为整数和将整数转换为浮点数的函数。

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布尔 (bool) 分别用 true 和 false 表示：

# true;; - : bool = true # false;; - : bool = false

算术表达式的比较运算也会产生布尔值：

# 1 = 2;; (* equal to *) - : bool = false # 1 <> 2;; (* not equal to *) - : bool = true # 2 <= (1+1);; (* less than or equal to *) - : bool = true

利用逻辑运算符可以将现有的布尔表达式连接起来，生成新的布尔表达式：

# (2 > 1) && (3 > 2 || 5 < 2);; - : bool = true # not (2 > 1);; - : bool = false

除此之外，在 OCaml 中还提供了字符、字符串、和 unit 值作为基本类型：

# ’c’;; - : char = ’c’ # "Objective " ^ "Caml";; - : string = "Objective Caml" # ();; - : unit = ()

unit 是一种只包含一个值的类型，其值用 () 表示。这类似于 C 语言中 void 类型的作用。

在上面的例子中，^ 是连接两个字符串的操作符。

📌 [ 笔者 ]   王亦优 📃 [ 更新 ]   2024.6.24 ❌ [ 勘误 ]   /* 暂无 */ 📜 [ 声明 ]   由于作者水平有限，本文有错误和不准确之处在所难免， 本人也很想知道这些错误，恳望读者批评指正！