为什么说微软的F是一门被低估的编程语言？_

在编程领域，数百种编程语言各有千秋，各自适应不同的应用场景。开发者 Bozhidar Batsov 近日发布了一篇主题为《Why F#》的文章，引发了广泛关注，甚至登上了 Hacker News 的热榜。这也让人不禁好奇，F# 这门已经发布了 20 年的编程语言，如今有哪些值得关注的特别之处？

对此，一位网友评论道：“F# 与 AI 非常契合，所有 AI 模型都能轻松生成惯用的 F# 代码。更重要的是，F# 拥有一个非常强大的类型系统，这使得在实现之前，通过 AI 模型准确建模问题，能够有效捕获潜在的幻觉错误。”本文中，Batsov 深入探讨了 F# 的优缺点、生态系统及开发工具，揭示了这门语言在现代编程和AI领域中的独特优势。

原文链接：https://batsov.com/articles/2025/03/30/why-fsharp/

作者 | Bozhidar Batsov

责编 | 苏宓

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

如果几个月前有人告诉我，我会在时隔 15 年之后再次使用 .NET，我肯定会对此嗤之以鼻。在我早期职业生涯中，我曾接触过 .NET 和 Java，尽管 .NET 在某些方面比 Java 做得更好（毕竟它有机会从 Java 早期的错误中吸取教训），但我最终选择了 Java，因为它是真正的跨平台环境。

其实在过去几年里，我断断续续地也在玩 OCaml（一个函数式、指令式、模块化、面向对象的通用的编程语言），可以说它已经成为我最喜欢的编程语言之一，就像 Ruby 和 Clojure 一样。我对 OCaml 的研究让我最近开始关注 F#——一种面向 .NET 的 ML 语言，由微软开发。它是 C#（主要是面向对象的语言）的函数式对应版本，也是最新的 ML 语言之一。

什么是 F#？

不幸的是，没有人能被告知“Matrix”是什么，你必须自己去看。
——莫菲斯，《黑客帝国》

在讨论 F# 之前，我们首先应该回答“F# 是什么？”这个问题。我借用官方页面的一些描述来回答：

F# 是一种通用编程语言，用于编写简洁、健壮且高性能的代码。

F# 让你能够编写简洁、自解释的代码，让你的注意力集中在问题领域，而不是编程的细节。

它在保证速度和兼容性的同时做到这一点——它是开源的、跨平台的，并且具有良好的互操作性。

open System // Gets access to functionality in System namespace.

// Defines a list of names

let names = [ "Peter"; "Julia"; "Xi" ]

// Defines a function that takes a name and produces a greeting.

let getGreeting name = $"Hello, {name}"

// Prints a greeting for each name!

names

|> List.map getGreeting

|> List.iter (fun greeting -> printfn $"{greeting}! Enjoy your F#")

趣闻：F# 是让管道操作符 |> 流行起来的编程语言。

F# 拥有众多特性，包括：

轻量级语法
默认不可变
类型推导和自动泛化
一等函数（First-class functions）
强大的数据类型
模式匹配
异步编程

完整的特性集可以在 F# 语言指南中找到：https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/fsharp/language-reference/

看起来很有前途，对吧？

F# 1.0 由微软研究院于 2005 年 5 月正式发布。最初，它由微软剑桥研究院的 Don Syme 开发，起源于一个名为 “Caml.NET” 的研究项目，旨在将 OCaml 引入 .NET 平台。2010 年，随着 F# 2.0 的发布，F# 从微软研究院转移到微软的开发者工具部门，成为正式支持的开发语言。

自最初发布以来，F# 一直在不断演进，最近的版本F# 9.0已于 2024 年 11 月发布。恰逢 F# 诞生 20 周年，这时候关注它似乎再合适不过了！

我想尝试 F# 的原因有几个：

.NET 在几年前变成了开源且可移植的，我想看看它的进展如何。
我很好奇 F# 是否相比 OCaml 有额外的优势。
我听说 F# 的开发工具（如 Rider 和 Ionide）体验不错。
我喜欢尝试新的编程语言。

接下来是我对几个方面的初步印象。

语言特性

作为 ML 语言家族的一员，F# 的语法对熟悉 OCaml 的人来说不会有太大惊喜。不过，由于熟悉 OCaml 的人并不多，我要补充一点：Haskell 程序员会很容易上手，Lisp 开发者也会感到亲切。

对于其他人来说，掌握基础知识并不难。

// function application

printfn "Hello, World!"

// function definition

let greet name =

printfn "Hello, %s!" name

greet "World"

// whitespace is significant, like in Python

let foo =

let i, j, k = (1, 2, 3)

// Body expression:

i + 2 * j + 3 * k

// conditional expressions

let test x y =

if x = y then "equals"

elif x

else "is greater than"

printfn "%d %s %d." 10 (test 10 20) 20

// Looping over a list.

let list1 = [ 1; 5; 100; 450; 788 ]

for i in list1 do

printfn "%d" i

// Looping over a sequence of tuples

let seq1 = seq { for i in 1 .. 10 -> (i, i*i) }

for (a, asqr) in seq1 do

printfn "%d squared is %d" a asqr

// A simple for...to loop.

let function1 () =

for i = 1 to 10 do

printf "%d " i

printfn ""

// A for...to loop that counts in reverse.

let function2 () =

for i = 10 downto 1 do

printf "%d " i

printfn ""

// Records

// Labels are separated by semicolons when defined on the same line.

type Point = { X: float; Y: float; Z: float }

// You can define labels on their own line with or without a semicolon.

type Customer =

{ First: string

Last: string

SSN: uint32

AccountNumber: uint32 }

let mypoint = { X = 1.0; Y = 1.0; Z = -1.0 }

// Discriminated Union

type Shape =

| Circle of radius: float

| Rectangle of width: float * height: float

// Functing using pattern matching

let area shape =

match shape with

| Circle radius -> System.Math.PI * radius * radius

| Rectangle (width, height) -> width * height

let circle = Circle 5.0

let rectangle = Rectangle(4.0, 3.0)

printfn "Circle area: %f" (area circle)

printfn "Rectangle area: %f" (area rectangle)

这里没什么令人震惊的，对吧？

这是另一个稍微复杂一些的例子：

open System

// Sample data - simple sales records

type SalesRecord = { Date: DateTime; Product: string; Amount: decimal; Region: string }

// Sample dataset

let sales = [

{ Date = DateTime(2023, 1, 15); Product = "Laptop"; Amount = 1200m; Region = "North" }

{ Date = DateTime(2023, 2, 3); Product = "Phone"; Amount = 800m; Region = "South" }

{ Date = DateTime(2023, 1, 20); Product = "Tablet"; Amount = 400m; Region = "North" }

{ Date = DateTime(2023, 2, 18); Product = "Laptop"; Amount = 1250m; Region = "East" }

{ Date = DateTime(2023, 1, 5); Product = "Phone"; Amount = 750m; Region = "West" }

{ Date = DateTime(2023, 2, 12); Product = "Tablet"; Amount = 450m; Region = "North" }

{ Date = DateTime(2023, 1, 28); Product = "Laptop"; Amount = 1150m; Region = "South" }

]

// Quick analysis pipeline

let salesSummary =

sales

|> List.groupBy (fun s -> s.Product) // Group by product

|> List.map (fun (product, items) -> // Transform each group

let totalSales = items |> List.sumBy (fun s -> s.Amount)

let avgSale = totalSales / decimal (List.length items)

let topRegion =

items

|> List.groupBy (fun s -> s.Region) // Nested grouping

|> List.maxBy (fun (_, regionItems) ->

regionItems |> List.sumBy (fun s -> s.Amount))

|> fst

(product, totalSales, avgSale, topRegion))

|> List.sortByDescending (fun (_, total, _, _) -> total) // Sort by total sales

// Display results

salesSummary

|> List.iter (fun (product, total, avg, region) ->

printfn "%s: $%M total, $%M avg, top region: %s"

product total avg region)

你可以尝试将上面的代码片段保存到一个名为 Sales.fsx 的文件中，然后这样运行它：

dotnet fsi Sales.fsx

现在你已经知道，F# 是进行临时脚本（ad-hoc scripts）的绝佳选择！此外，直接运行 dotnet fsi 会启动 F# REPL（交互式环境），让你可以随意探索这门语言。

我不会在这里详细介绍 F#，如果你想快速了解 F# 的语法，我建议阅读 F# 快速入门教程：https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/fsharp/tour

让我印象深刻的一点是，F# 语言设计者非常注重降低入门门槛，通过许多细节优化提升新手体验。以下是几个示例，这些可能对你来说无关紧要，但如果你熟悉 OCaml，就会发现它们的意义所在：

// line comments

(* the classic ML comments are around as well *)

// mutable values

let mutable x = 5

// ranges and slices

let l = [1..2..10]

name[5..]

// C# method calls look pretty natural

let name = "FOO".ToLower()

// operators can be overloaded for different types

let string1 = "Hello, " + "world"

let num1 = 1 + 2

let num2 = 1.0 + 2.5

// universal printing

printfn "%A" [1..2..100]

我猜其中一些改动可能会引发争议，具体取决于你是否是 ML 语言的原教旨主义者。但在我看来，任何让 ML 语言更受欢迎的改进，都是一件好事。

顺便提一句，F# 处理 Unicode 字符串和正则表达式也非常方便！

经常有人说，F# 主要是 C# 未来功能的试验田。也许这是真的，但由于我没有长期关注这两门语言，所以没法给出自己的判断。不过，我确实惊讶地发现，广受欢迎的 async/await 语法最早竟然是起源于 F# 2.0！

在 2012 年，随着 C# 5 的发布，async/await 语法才正式进入 C#，并逐渐流行开来。这项功能让开发者能够写出像同步代码一样易读，但同时又能享受手写异步代码的所有优势（例如避免 UI 线程被阻塞）。如今，这种模式已经被许多现代编程语言借鉴，比如 Python、JavaScript、Swift、Rust，甚至 C++。

F# 的异步编程方式虽然和 async/await 有些不同，但目标是一样的。实际上，async/await 只是 F# 更早推出的异步机制的简化版本，该机制最早出现在 F# 2.0。

—— Isaac Abraham，《F# in Action》

未来 F# 会如何发展，还需要时间检验。但我认为，C# 很难完全取代 F#。

我还发现了一条来自 2022 年的好消息，表明微软可能会加大对 F# 的投资：

“终于有好消息了！过去 10 年，F# 在微软内部只有 2.5 个人在维护（再加上一些社区贡献者）。但在 2022 年夏天，微软终于决定正式投资 F#，并在布拉格组建了一支完整的 F# 开发团队。我也是这个团队的成员，作为一名多年的 F# 粉丝，我很高兴终于有了真正的进展。”

从 F# 8.0 到 F# 9.0 的变化来看，这支新团队确实做出了不少卓越的工作！

F# 生态系统

短短几天的体验，很难全面评估 F# 的生态，但整体来看，原生的 F# 库和框架并不多。大多数开发者主要依赖 .NET 核心 API 和针对 C# 的第三方库。这在托管语言（如 Scala、Clojure、Groovy）中是很常见的情况，因此也不算意外。

如果你想了解 F# 生态，可以查看 Awesome F#（https://github.com/fsprojects/awesome-fsharp），它整理了 F# 相关的流行库、工具和框架。以下是一些值得关注的项目：

Web 开发相关

Giraffe：基于 ASP.NET Core 的轻量级 Web 开发库，提供函数式开发方式。
Suave：一个简洁的 Web 服务器库，提供组合式的路由和任务管理（Giraffe 受 Suave 启发）。
Saturn：基于 Giraffe 和 ASP.NET Core，提供类似 Ruby on Rails 和 Elixir Phoenix 的 MVC 框架。
Bolero：基于 WebAssembly 和 Blazor 的 F# 前端开发框架。
Fable：将 F# 代码编译为 JavaScript，可与 React、Node.js 等生态集成。
Elmish：MVU（Model-View-Update）架构，适用于 F# 前端开发，常与 Fable 结合使用。
SAFE Stack：端到端的 F# Web 开发栈，结合 Saturn、Azure、Fable 和 Elmish，提供类型安全的开发体验。

数据科学相关

Deedle：类似 Python pandas 的数据分析库。
DiffSharp：支持自动微分和机器学习的库。
FsLab：数据科学工具集，包括可视化和统计分析工具。

目前我还没有深入体验这些库，所以具体的反馈和推荐留到以后再说。

文档

官方文档质量不错，不过有点分散，一部分在微软官网（https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/fsharp/what-is-fsharp），另一部分在 F# 软件基金会的 fsharp.org 站点（https://fsharp.org/）上，这点让我有些疑惑。

我特别喜欢以下几部分文档：

F# 风格指南：https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/fsharp/style-guide/
F# 设计 RFC 仓库（所有语言都应该有类似的 RFC 机制！）：https://github.com/fsharp/fslang-design
F# 标准库 API：https://fsharp.github.io/fsharp-core-docs/

此外，F# for Fun and Profit（https://fsharpforfunandprofit.com/）也是一个不错的学习资源（尽管内容有点旧）。

开发工具

F# 的开发工具支持一直是个问题。过去，F# 主要在 Visual Studio 上体验良好，但在其他编辑器上的支持较差。不过，过去十年情况有了很大改善。

2014 年，Tomas Petricek、Ryan Riley 和 Dave Thomas 开发了 FSharp.Compiler.Service（FCS）包，将 F# 编译器、编辑器工具和脚本引擎整合成一个库。这使得 F# 能够适配更多编辑器，例如：

JetBrains Rider —— .NET 生态的强大 IDE，对 F# 友好。
Emacs（fsharp-mode）
Zed（第三方插件）
Helix（内置 F# 支持）
VS Code（Ionide 插件）

不过，我还是要提一下，我发现 F# 的工具链在某些方面有所欠缺：

fsharp-mode 目前还不支持 TreeSitter（至少暂时如此），而且似乎开发并不活跃。从代码来看，它是从 caml-mode 派生出来的。
Zed 对 F# 的支持非常简陋。
在 VS Code 中，选择区域的扩展和收缩功能竟然是坏的，这对于 F# 这样一个本应在 VS Code 上有良好支持的语言来说，实在让人费解。
我确实很难适应 VS Code 的快捷键绑定（对我来说，修饰键和功能键太多了），以及它的编辑模式。所以，我可能会继续坚持使用 Emacs，或者抽出时间好好研究 neovim！

好消息是，大家似乎都在使用同一个代码格式化工具 Fantomas，包括 F# 官方团队，这一点很棒！不过，F# 的 linter（代码检查工具）情况就不太理想，目前唯一流行的 FSharpLint 似乎已经变成弃坑项目了。不过话说回来，F# 的编译器本身已经足够强大，所以对 linter 的需求也没有那么高。

看起来微软并没有特别投入到 F# 工具链的支持中，几乎所有的核心工具项目都是由社区驱动的。

至于 AI 辅助编程工具（如 GitHub Copilot），对 F# 的支持也不错，不过我暂时没有深入体验。

最终来说，任何支持 LSP（语言服务器协议）的编辑器都应该可以胜任 F# 开发。

顺便说一下，我在使用 F#（以及 OCaml）编程时有一个有趣的发现：当你使用一门拥有优秀类型系统的语言时，对编辑器的需求其实并不高。大多数时候，我只需要一些内联类型信息（比如类似 CodeLens 的功能）、自动补全，以及能够方便地将代码发送到 F# 交互式环境（fsi 就够用了。简单才是终极的复杂……

其他值得关注的工具：

Paket - 一个用于 .NET 项目的依赖管理工具。可以把它看作是 bundler（Ruby）、npm（Node.js）或 pip（Python）在 .NET 生态中的等价物。
FAKE - 一个基于 F# 的 DSL，用于构建任务等。它类似于 Ruby 的 rake，一些人甚至认为这是在现有 .NET 项目中“偷偷”引入 F# 的最佳方式。

应用场景

.NET 生态本身非常庞大，所以 F# 理论上适用于任何 .NET 相关领域。

不过，我觉得 F# 特别适合数据分析，因为它提供了类型提供程序（Type Providers）这一独特功能。

下面是一个使用 JSON 类型提供程序的示例：

#r "nuget: FSharp.Data"

open System

open FSharp.Data

// Define the type based on a sample JSON entry

type PeopleJson = JsonProvider

[

{ "name": "Alice", "age": 30, "skills": ["F#", "C#", "Haskell"] }

]

""">

// Simulated JSON list (could be loaded from file or API)

let jsonListString = """

[

{ "name": "Alice", "age": 30, "skills": ["F#", "C#", "Haskell"] },

{ "name": "Bob", "age": 25, "skills": ["F#", "Rust"] },

{ "name": "Carol", "age": 28, "skills": ["OCaml", "Elixir"] },

{ "name": "Dave", "age": 35, "skills": ["Scala", "F#"] },

{ "name": "Eve", "age": 32, "skills": ["Python", "F#", "ML"] },

{ "name": "Frank", "age": 29, "skills": ["Clojure", "F#"] },

{ "name": "Grace", "age": 27, "skills": ["TypeScript", "Elm"] },

{ "name": "Heidi", "age": 33, "skills": ["Haskell", "PureScript"] },

{ "name": "Ivan", "age": 31, "skills": ["Racket", "F#"] },

{ "name": "Judy", "age": 26, "skills": ["ReasonML", "F#"] }

]

"""

// Parse the JSON

let people = PeopleJson.Parse(jsonListString)

// Print it

printfn "People in the list:\n"

for p in people do

printfn "%s (age %d) knows:" p.Name p.Age

p.Skills |> Array.iter (printfn " - %s")

printfn ""

我第一次看到这个时，感觉就像魔法一样。F# 能够从一个小的数据样本中推断出数据的结构和类型，并自动生成解析器。你可以将代码保存为 TypeProvidersDemo.fsx 文件，然后像这样运行它：

dotnet fsi TypeProvidersDemo.fsx

但这还不止于此，你还可以轻松地从 HTML 表格中提取数据并对其进行可视化：

#r "nuget:FSharp.Data"

#r "nuget: Plotly.NET, 3.0.1"

open FSharp.Data

open Plotly.NET

type LondonBoroughs = HtmlProvider

let boroughs = LondonBoroughs.GetSample().Tables.``List of boroughs and local authorities``

let population =

boroughs.Rows

|> Array.map (fun row ->

row.Borough,

row.``Population (2022 est)``)

|> Array.sortBy snd

|> Chart.Column

|> Chart.show

如果你运行该脚本，你将在浏览器中看到一张展示伦敦各区人口的精美图表。不错吧！

在这里，我们也体会到了 F# 脚本中使用外部库（例如 Plotly.NET）的便捷性！

展望未来，我认为 F# 适用于后端服务，甚至可以用于构建全栈应用，尽管我尚未深入尝试 F# 在这一领域的原生解决方案。

Fable 和 Elmish 使 F# 成为客户端编程的可行选择，并可能为你在日常工作中引入 F# 提供一种简单的途径。

注意：传统上，Fable 主要用于转换为 JavaScript，但自 Fable 4 以来，它还支持转换为 TypeScript、Rust、Python 等其他语言。

以下是将 F# 代码转换为其他语言的简单示例：

# If you want to transpile to JavaScript

dotnet fable

# If you want to transpile to TypeScript

dotnet fable --lang typescript

# If you want to transpile to Python

dotnet fable --lang python

社区情况

我对 F# 社区的初步印象是规模相对较小，可能甚至比 OCaml 社区还要小。F# 相关讨论最活跃的地方似乎是 Reddit 和 Discord（Reddit 上列出的那个）。

目前，我还不太清楚微软在 F# 社区中扮演什么角色，因为整体上很少看到他们的参与。

对我来说，社区规模小并不是问题，只要它足够活跃、充满生机就行。此外，我也发现自己往往更容易融入小型社区。当年从 Java 转向 Ruby 时，这种社区氛围和归属感的变化简直是天壤之别。

关于 F# 的书籍、社区网站或博客并不多，但这也是我预料之中的情况。

我发现的一些比较重要的社区项目包括：

Amplifying F# —— 一个致力于推广 F# 并吸引更多企业参与的项目
F# for Fun and Profit —— 一个收集了 F# 教程和文章的网站
F# Lab —— 一个社区驱动的 F# 数据科学工具包
F# Weekly —— 每周更新的 F# 相关新闻和动态

总的来说，F# 还有很多推广和吸引新用户的空间，但对于一个已经存在 20 年的项目来说，这并不容易。我仍然不太理解为什么微软没有更积极地推广 F#，因为我觉得它本可以成为微软的一个很好的营销工具。

整体而言，我目前还不太有资格对 F# 社区做太多评价。

受欢迎程度

是否在乎一门编程语言的“流行度”，这取决于个人。有些人经常问我，为什么花这么多时间在一些几乎不会带来职业机会的语言上，比如：

Emacs Lisp
Clojure
OCaml
F#

当然，职业发展很重要，但对我来说，还有其他因素：

编程的乐趣（F# 里的 “F” 代表 “Fun”）
学习新的编程范式和思想
挑战自己，换一种思维方式去编程

从大多数主流指标来看，F# 并不是一门流行的语言。它在 TIOBE、Stack Overflow 或大多数招聘网站上的排名都不高。但如果与其他主流的函数式编程语言相比，F# 也没有更不受欢迎。遗憾的是，函数式编程至今仍未进入主流，或许永远不会。

F# 与 OCaml 的比较

F# 最初的目标是将 OCaml 的优势带入 .NET，同时让 .NET 生态可以使用 OCaml 风格的强类型函数式编程。最初的任务相对明确：重新实现 OCaml 语言的核心部分，并移植部分标准库，使其可以在 .NET 运行时（CLR）上运行。

如果你问大多数人 F# 优于 OCaml 的优缺点，你可能会得到以下的答案：

F# 的优点：

运行在 .NET 平台上：可以使用大量 .NET 生态中的库
由微软支持
对 OO 开发者来说更容易上手：语法比 OCaml 略微简单、编译器的错误和警告更易理解、调试更友好
强大的异步编程支持
具有 OCaml 所没有的一些独特特性，比如匿名记录、活动模式、计算表达式、序列推导、类型提供器、单位类型

F# 的缺点：

运行在 .NET 上（这既是优点也是缺点）：与 .NET 的互操作性影响了一些语言设计（如允许 null 值）
由微软支持（有些人不喜欢微软），微软对 F# 的资源投入似乎较少，长期支持不明朗
命名风格：F# 偏向 PascalCase 和 camelCase，而 OCaml 使用 snake_case
缺少一些 OCaml 的特性，如一流的模块和函子（First-class Modules & Functors）、广义代数数据类型（GADTs）
没有 OCaml 那只可爱的骆驼 Logo
F# 这个名字虽然很酷，但在搜索和文件命名时可能会带来困扰（经常会看到 FSharp）

F# 和 OCaml 都可以编译为 JavaScript，F# 通过 Fable，OCaml 通过 Js_of_ocaml 和 Melange。从表面上看，Fable 似乎更成熟，但我没有深入研究它们，所以无法给出详细对比。

总体而言，这两者都是强大但小众的语言，未来很难进入主流。不过，由于 .NET 生态庞大，F# 可能更容易在职业环境中找到落脚点，尤其是与 C# 代码库共存时。

总结

问：C# 能做而 F# 不能做的事情是什么？

答：抛出 NullReferenceException！

—— 来自 F# 社区的笑话

总体来说，我比预期更喜欢 F#！它让我想起当年学习 Clojure 的经历 —— 当时 Clojure 是最实用的 Lisp 语言之一，主要得益于它与 Java 生态的良好互操作性。

如果 .NET 从一开始就是跨平台和开源的，也许 ClojureCLR 会和 Clojure 一样流行，而 F# 也可能会拥有更大的社区和更广泛的应用。事实上，如果没有 .NET Core，我可能根本不会再碰 .NET，而我相信有很多人和我一样。F# 直到 2010 年才开源，这无疑影响了它的早期推广。

即便如此，F# 依然是一门值得学习的语言，尤其适合那些熟悉 .NET 的开发者。对于想要深入了解 ML（元语言）家族语言的人来说，F# 也是一个不错的选择。

更重要的是，Fable 让 F# 可以运行在 JavaScript、Dart、Rust 和 Python 等多个环境中，这进一步拓宽了它的适用场景。

所以，为什么要学 F#？

F# 社区有句话——F# 里的 “F” 代表 “Fun”（有趣）。

在我短暂的体验中，这一点确实得到了验证！

此外，如果你的 F# 代码能够成功编译，那么它很可能会按照你的预期运行 —— 这在编程界可是个很宝贵的特性！