F#中的静态 Duck Typing

Duck Typing 是动态语言的重要特性之一，据Wikipedia 中的定义，这个名称及概念由 James Whitcomb Riley 提出：

当一只鸟走路像鸭子，游泳像鸭子，叫起来也像鸭子，那么我们就认为它就是鸭子。

对于传统的静态类型的语言（如 C#或 Java），类型的判定会在编译期进行，如果一系列类型需要对外界释放出某种共同的行为，那么它们则必须符合一个共同的协议（如基类或接口）。在支持 Duck Typing 的语言（如 JavaScript 或 Python）中，对于某个对象成员的访问会在运行时进行检查，正所谓“延迟判定”。关于 Duck Typing 的优劣，动态检查和静态检查之间的讨论已经数不胜数。

如果在 C#等静态语言中希望实现 Duck Typing 一般都会借助反射或动态生成适配器的方式进行，而在C# 4.0 中甚至增加了 dynamic 关键字从语法层面实现了 Duck Typing。不过在 F#中实现了一种在编译期进行检查的 Duck Typing 特性。 Matthew Podwysocki 在他的文章中展示了这样一个例子：

 <span>let inline </span>flyAndWalk arg =
 <span>let </span>flying = ( ^a : (<span>member </span>Fly : unit <span>-> </span>string) arg)
 <span>let </span>walking = ( ^a : (<span>member </span>Walk : unit <span>-> </span>string) arg)
 (flying, walking)
 
<span>type </span>Duck() =
 <span>member </span>this.Swim() = <span>"paddling"
 </span><span>member </span>this.Fly() = <span>"flapping"
 </span><span>member </span>this.Walk() = <span>"waddling"
 
</span><span>type </span>Eagle() =
 <span>member </span>this.Fly() = <span>"soaring"
 </span><span>member </span>this.Walk() = <span>"creeping"
 
</span><span>let </span>(eFly, eWalk) = flyAndWalk (<span>new </span>Eagle())
<span>let </span>(dFly, dWalk) = flyAndWalk (<span>new </span>Duck())

在以上代码中，flyAndWalk 方法限制了 arg 参数所必须具备的条件：“拥有特定签名的 Fly 和 Walk 方法”，而编译器则会对 flyAndWalk 方法的使用进行校验。F#提供了 inline 关键字使一个函数在编译时内联至调用方，不过它也限制了此类方法被.NET 平台上的其他语言调用。此外，与“范型”在运行时生成新类型的方式有所不同，“^”符号表示在编译期对可变类型进行静态解析。有关 inline 和“^”符号的含义及作用， Michael Giagnocavo 的文章对此有较为详细的解释及相关示例。

F#的强类型 Duck Typing 特性在编译期限制了可用类型的结构，在保证了类型安全的同时，避免使用特定的协议来强制约束不同的类型。在 OCaml、Scala 等语言中，类似的特性也被称作 Structure Typing。 Lmeyerov 认为：

Duck typing 看上去包含了动态的含义，而 Structure subtyping 是 Ocaml 静态世界中的瑰宝。

laogao 也有类似的看法：

我觉得严格意义上我们不应该称其为 duck typing，而是用 structural typing，只是在跟别人解释的时候，也许可以说它类似动态语言如 Python、Ruby、Groovy 等中的 duck typing 的概念。“duck typing”这个概念还是留给动态语言吧，让它指代在运行期而非编译期对类型的判定，静态语言如 Scala，还是叫“structural typing”吧。

您会在什么情况下使用这个特性呢？F#作为集成至 VS 2010 中的一线语言，已经展现出越来越强的生命力，您准备好了吗？