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2024-03-18 20:54:16
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ErLang语法提要
ErLang中的标点符号
ErLang语法中充满了一些约定。大写字母开头的名字（比如Address），表示一个变量，包括参数、局部变量等；小写字母开头的单词（比如ok），表示一个常量，叫做atom（原子的意思），包括常量名、函数名、模块名等。
ErLang的注释用%开头。ErLang用下划线“_”表示任意变量，类似于Java的switch语法里面的default选项。
ErLang脱胎于Prolog，不过，我觉得，ErLang语法和Haskell语法比较象，都是采用 -> 定义函数。
ErLang语句中的标点符号用法很象文章的标点符号。
整个函数定义结束用一个句号“.”；同一个函数中，并列的逻辑分支之间，用分号“;”分界；顺序语句之间，用逗号“,”分隔。
ErLang中，{ }不是表示程序块的开头和结尾，而是表示一种特殊的数据结构类型——Tuple（元组），比如，{12, 3, ok}。我们可以把Tuple理解为定长数组。
[ ] 则表示最基本的函数式编程的数据结构类型——List。List数据结构很基本，写法和用法也有一定的复杂度，不是表面上看起来那么简单，后面讲解Closure的章节会详细介绍List的最基本的构造原理。
下面我们来看一个简单的例子。
我们首先定义一个最简单的函数，把一个参数乘以10，然后加1。
times10( Number ) –>
Temp = 10 * Number,
Temp + 1.
为了说明问题，上面的代码把乘法操作和加法操作分成两个步骤。Temp = 10 * Number语句后面是逗号，因为这是两条顺序执行的语句。Temp + 1语句后面是句号，表示整个函数定义结束。而且，可以看出，ErLang没有return语句，最后执行的那条语句的执行结果就是返回值。
下面，我们把这个函数优化一下。当参数等于0的时候，直接返1；否则，就乘以10，然后加1，然后返回。这时候，我们就要用到case of逻辑分支语句，相当于java的switch语句。
times10( Number ) –>
case Number of
0 -> 1;
_ ->
Temp = 10 * Number,
Temp + 1
end.
我们来仔细观察这段ErLang程序。
当Number等于0的时候，直接返回1。由于这是一条分支语句，和后面的分支是并列的关系，所以，1的后面的标点符号是分号。后面这个分支，下划线“_”表示任何其它值，这里就表示除了1之外的任何其它数值。
需要注意的一点是，case of语句需要用end结尾，end之前不需要有标点符号。
上述代码中的case of 语句，其实就是Pattern Match的一种。ErLang的Pattern Match很强大，能够大幅度简化程序逻辑，后面进行专门介绍。
Pattern Match
Pattern Match主要有两个功能——比较分派和变量赋值。
其中，比较分派是最主要的功能。比较分派的意思是，根据参数值进行条件分支的分派。可以把比较分派功能看作是一种类似于if, else等条件分支语句的简洁强大写法。
上面的例子中，case Number of 就是根据Number的值进行比较分派。更常见的写法是，可以把Pattern Match部分提到函数定义分支的高度。于是，上述代码可以写成下面的形式：
times10( 0 ) –> 1;
times10( Number ) –>
Temp = 10 * Number,
Temp + 1.
这段代码由两个函数定义分支构成，由于两个函数分支的函数名相同，而且参数个数相同，而且两个函数定义分支之间采用分号“;”分隔，说明这是同一个函数的定义。函数式编程语言中，这种定义方式很常见，看起来形式很整齐，宛如数学公式。
这段代码的含义是，当参数值等于0的时候，那么，程序走第一个函数定义分支（即分号“;”结尾的“times10( 0 ) –> 1;”），否则，走下面的函数定义分支（即“times10( Number ) –>…”）。
第二个分支中的参数不是一个常数，而是一个变量Number，表示这个分支可以接受任何除了0之外的参数值，比如，1、2、12等等，这些值将赋给变量Number。
因此，这个地方也体现了Pattern Match的第二个功能——变量赋值。
Pattern Match的形式可以很复杂，下面举几个典型的例子。
（1）数据结构拆解赋值
前面将到了ErLang语言有一种相当于定长数组的Tuple类型，我们可以很方便地根据元素的位置进行并行赋值。比如，
{First, Second} = {1, 2}
我们还可以对复合Tuple数据结构进行赋值，比如
{A, {B, C}, D} = { 1, {2, 3}, 4 }
List数据结构的赋值也是类似。由于List的写法和用法不是那么简单，三言两语也说不清楚，还徒增困扰，这里不再赘述。
（2）assertEquals语句
在Java等语言中，我们写单元测试的时候，会写一些assert语句，验证程序运行结果。这些assert语句通常是以API的方式提供，比如，assertTrue()、assertEquals()等。
在ErLang中，可以用简单的语句达到类似于assertTrue()、assertEquals()等API的效果。
比如，ErLang中，true = testA() 这样的语句表示testA的返回结果必须是true，否则就会抛出异常。这个用法很巧妙。这里解释一下。
前面讲过，ErLang语法约定，小写字母开头的名字，都是常量名。这里的true自然也是一个常量，既然是常量，我们不可能对它赋值，那么true = testA()的意思就不是赋值，而是进行匹配比较。
（3）匹配和赋值同时进行
我们来看这样一段代码。
case Result of
{ok, Message} -> save(Message);
{error, ErrorMessage} -> log(ErrorMessage)
end.
这段代码中，Result是一个Tuple类型，包含两个元素，第一个元素表示成功（ok）或者失败（error），第二个元素表示具体的信息。
可以看到，这两个条件分支中，同时出现了常量和变量。第一个条件分支中的ok是常量，Message是变量；第二个条件分支中的error是常量，ErrorMessage是变量。
这两个条件分支都既有比较判断，也有变量赋值。首先，判断ResultTuple中的第一个元素和哪一个分支的第一个元素匹配，如果相配，那么把ResultTuple中的第二个元素赋给这个分支的第二个变量元素。即，如果Result的第一个元素是ok，那么走第一个条件分支，并且把Result的第二个元素赋给Message变量；如果Result的第二个元素是error，那么走第二个条件分支，并且把Result的第二个元素赋给ErrorMessage变量。
在Java等语言中，实现上述的条件分支逻辑，则需要多写几条语句ErLang语法可以从形式上美化和简化逻辑分支分派复杂的程序。
除了支持数相等比较，Pattern Match还可以进行范围比较、大小比较等，需要用到关键字when，不过用到when的情况，就比if else简洁不了多少，这里不再赘述。
匿名函数
ErLang允许在一个函数体内部定义另一个匿名函数，这是函数式编程的最基本的功能。这样，函数式语言才可以支持Closure。我们来看一个ErLang的匿名函数的例子。
outer( C ) –>
Inner = fun(A, B) -> A + B + C end,
Inner(2, 3).
这段代码首先定义了一个命名函数outer，然后在outer函数内部定义了一个匿名函数。可以看到，这个匿名函数采用关键字fun来定义。前面讲过，函数式编程的函数就相当于面向对象编程的类实例对象，匿名函数自然也是这样，也相当于类实例，我们可以把这个匿名函数赋给一个变量Inner，然后我们还可以把这个变量当作函数来调用，比如，Inner(2, 3)。
fun是ErLang用来定义匿名函数的关键字。这个关键字很重要。fun定义匿名函数的用法不是很复杂，和命名函数定义类似。
函数分支的定义也是类似，只是需要用end结尾，而不是用句号“.”结尾，而且fun只需要写一次，不需要向命名函数那样，每个分支都要写。比如，
MyFunction = fun(0) -> 0;
(Number) -> Number * 10 + 1 end,
MyFunction(3),
函数作为变量
匿名函数可以当作对象赋给变量，命名函数同样也可以赋给变量。具体用法还是需要借助重要的fun关键字。比如，
MyFunction = fun outer / 1
就可以把上述定义的outer函数赋给MyFunction变量。后面的 / 0表示这个outer函数只有一个参数。因为ErLang允许有多个同名函数的定义，只要参数个数不同，就是不同的函数。
我们可以看到，任何函数都可以作为变量，也可以作为参数和返回值传来传去，这些变量也可以随时作为函数进行调用，于是就具有了一定的动态性。
函数的动态调用
ErLang有一个apply函数，可以动态调用某一个函数变量。
基本用法是 apply( 函数变量，函数参数列表 )。比如，上面的MyFunciton函数变量，就可以这么调用，apply( MyFunction, [ 5 ])。
那么我们能否根据一个字符串作为函数名获取一个函数变量呢？这样我们就可以根据一个字符串来动态调用某个函数了。
ErLang中，做到这一点很简单。前面讲过，函数名一旦定义了，自然就固定了，这也类似于常量名，属于不可变的atom（原子）。所有的atom都可以转换成字符串，也可以从字符串转换过来。ErLang中的字符串实质上都是List。字符串和atom之间的转换通过list_to_atom和atom_to_list来转换。
于是我们可以这样获取MyFunciton：MyFunction = list_to_atom(“outer”)
如果outer函数已经定义，那么MyFucntion就等于outer函数，如果outer函数没有定义，那么list_to_atom(“outer”)会产生一个新的叫做outer的atom，MyFucntion就等于这个新产生的atom。
如果需要强制产生一个已经存在的atom，那么我们需要调用list_to_existing_atom转换函数，这个函数不会产生新的atom，而是返回一个已经存在了的atom。
Tuple作为数据成员集合
前面讲解函数式编程特性的时候，提到了函数式编程没有面向对象编程的成员变量，这是一个限制。
ErLang的Tuple类型可以一定程度克服这个限制。Tuple可以一定程度上担当容纳成员变量的职责。
面向对象的类定义，其实就是一群数据和函数的集合，只是集合的成员之间都有一个this指针相关联，可以相互找到。
ErLang的Tuple类型就是数据的集合，可以很自然地发挥成员变量的作用，比如，{Member1, Member2}。
读者可能会说，ErLang的函数也可以作为变量，也可以放到Tuple里面，比如， { Memer1, Member2, Funtion1, Function2}。这不就和面向对象编程一样了吗？
遗憾的是，这样做是得不偿失的。因为函数式编程没有面向对象的那种内在的this指针支持，自然也没有内在的多态和继承支持，硬把数据和函数糅合在一个Tuple里面，一点好处都没有，而且还丧失了函数作为实例对象的灵活性。
所以，函数式编程的最佳实践（Best Practice）应该是：Tuple用来容纳成员数据，函数操作Tuple。Tuple定义和函数定义加在一起，就构成了松散的数据结构，功能上类似于面向对象的类定义。Tuple + 函数的数据结构，具有多态的特性，因为函数本身能够作为变量替换；但是不具有继承的特性，因为没有this指针的内在支持。
正是因为Tuple在数据类型构造方面的重大作用，所以，ErLang专门引入了一种叫做Record的宏定义，可以对Tuple的数组下标位置命名。比如，把第一个元素叫做Address，第二个元素叫做Zipcode，这样程序员就可以这些名字访问Tuple里面的元素，而不需要按照数组下标位置来访问。
Tuple和Record的具体用法还是有一定复杂度，限于篇幅，本章没有展开说明，只提了一些原理方面的要点。
其它
ErLang还有其它语法特性和细节，不再一一赘述。有兴趣的读者，可以自行去ErLang网站（www.erlang.org）进行研究。
ErLang中的标点符号
ErLang语法中充满了一些约定。大写字母开头的名字（比如Address），表示一个变量，包括参数、局部变量等；小写字母开头的单词（比如ok），表示一个常量，叫做atom（原子的意思），包括常量名、函数名、模块名等。
ErLang的注释用%开头。ErLang用下划线“_”表示任意变量，类似于Java的switch语法里面的default选项。
ErLang脱胎于Prolog，不过，我觉得，ErLang语法和Haskell语法比较象，都是采用 -> 定义函数。
ErLang语句中的标点符号用法很象文章的标点符号。
整个函数定义结束用一个句号“.”；同一个函数中，并列的逻辑分支之间，用分号“;”分界；顺序语句之间，用逗号“,”分隔。
ErLang中，{ }不是表示程序块的开头和结尾，而是表示一种特殊的数据结构类型——Tuple（元组），比如，{12, 3, ok}。我们可以把Tuple理解为定长数组。
[ ] 则表示最基本的函数式编程的数据结构类型——List。List数据结构很基本，写法和用法也有一定的复杂度，不是表面上看起来那么简单，后面讲解Closure的章节会详细介绍List的最基本的构造原理。
下面我们来看一个简单的例子。
我们首先定义一个最简单的函数，把一个参数乘以10，然后加1。
times10( Number ) –>
Temp = 10 * Number,
Temp + 1.
为了说明问题，上面的代码把乘法操作和加法操作分成两个步骤。Temp = 10 * Number语句后面是逗号，因为这是两条顺序执行的语句。Temp + 1语句后面是句号，表示整个函数定义结束。而且，可以看出，ErLang没有return语句，最后执行的那条语句的执行结果就是返回值。
下面，我们把这个函数优化一下。当参数等于0的时候，直接返1；否则，就乘以10，然后加1，然后返回。这时候，我们就要用到case of逻辑分支语句，相当于java的switch语句。
times10( Number ) –>
case Number of
0 -> 1;
_ ->
Temp = 10 * Number,
Temp + 1
end.
我们来仔细观察这段ErLang程序。
当Number等于0的时候，直接返回1。由于这是一条分支语句，和后面的分支是并列的关系，所以，1的后面的标点符号是分号。后面这个分支，下划线“_”表示任何其它值，这里就表示除了1之外的任何其它数值。
需要注意的一点是，case of语句需要用end结尾，end之前不需要有标点符号。
上述代码中的case of 语句，其实就是Pattern Match的一种。ErLang的Pattern Match很强大，能够大幅度简化程序逻辑，后面进行专门介绍。
Pattern Match
Pattern Match主要有两个功能——比较分派和变量赋值。
其中，比较分派是最主要的功能。比较分派的意思是，根据参数值进行条件分支的分派。可以把比较分派功能看作是一种类似于if, else等条件分支语句的简洁强大写法。
上面的例子中，case Number of 就是根据Number的值进行比较分派。更常见的写法是，可以把Pattern Match部分提到函数定义分支的高度。于是，上述代码可以写成下面的形式：
times10( 0 ) –> 1;
times10( Number ) –>
Temp = 10 * Number,
Temp + 1.
这段代码由两个函数定义分支构成，由于两个函数分支的函数名相同，而且参数个数相同，而且两个函数定义分支之间采用分号“;”分隔，说明这是同一个函数的定义。函数式编程语言中，这种定义方式很常见，看起来形式很整齐，宛如数学公式。
这段代码的含义是，当参数值等于0的时候，那么，程序走第一个函数定义分支（即分号“;”结尾的“times10( 0 ) –> 1;”），否则，走下面的函数定义分支（即“times10( Number ) –>…”）。
第二个分支中的参数不是一个常数，而是一个变量Number，表示这个分支可以接受任何除了0之外的参数值，比如，1、2、12等等，这些值将赋给变量Number。
因此，这个地方也体现了Pattern Match的第二个功能——变量赋值。
Pattern Match的形式可以很复杂，下面举几个典型的例子。
（1）数据结构拆解赋值
前面将到了ErLang语言有一种相当于定长数组的Tuple类型，我们可以很方便地根据元素的位置进行并行赋值。比如，
{First, Second} = {1, 2}
我们还可以对复合Tuple数据结构进行赋值，比如
{A, {B, C}, D} = { 1, {2, 3}, 4 }
List数据结构的赋值也是类似。由于List的写法和用法不是那么简单，三言两语也说不清楚，还徒增困扰，这里不再赘述。
（2）assertEquals语句
在Java等语言中，我们写单元测试的时候，会写一些assert语句，验证程序运行结果。这些assert语句通常是以API的方式提供，比如，assertTrue()、assertEquals()等。
在ErLang中，可以用简单的语句达到类似于assertTrue()、assertEquals()等API的效果。
比如，ErLang中，true = testA() 这样的语句表示testA的返回结果必须是true，否则就会抛出异常。这个用法很巧妙。这里解释一下。
前面讲过，ErLang语法约定，小写字母开头的名字，都是常量名。这里的true自然也是一个常量，既然是常量，我们不可能对它赋值，那么true = testA()的意思就不是赋值，而是进行匹配比较。
（3）匹配和赋值同时进行
我们来看这样一段代码。
case Result of
{ok, Message} -> save(Message);
{error, ErrorMessage} -> log(ErrorMessage)
end.
这段代码中，Result是一个Tuple类型，包含两个元素，第一个元素表示成功（ok）或者失败（error），第二个元素表示具体的信息。
可以看到，这两个条件分支中，同时出现了常量和变量。第一个条件分支中的ok是常量，Message是变量；第二个条件分支中的error是常量，ErrorMessage是变量。
这两个条件分支都既有比较判断，也有变量赋值。首先，判断ResultTuple中的第一个元素和哪一个分支的第一个元素匹配，如果相配，那么把ResultTuple中的第二个元素赋给这个分支的第二个变量元素。即，如果Result的第一个元素是ok，那么走第一个条件分支，并且把Result的第二个元素赋给Message变量；如果Result的第二个元素是error，那么走第二个条件分支，并且把Result的第二个元素赋给ErrorMessage变量。
在Java等语言中，实现上述的条件分支逻辑，则需要多写几条语句ErLang语法可以从形式上美化和简化逻辑分支分派复杂的程序。
除了支持数相等比较，Pattern Match还可以进行范围比较、大小比较等，需要用到关键字when，不过用到when的情况，就比if else简洁不了多少，这里不再赘述。
匿名函数
ErLang允许在一个函数体内部定义另一个匿名函数，这是函数式编程的最基本的功能。这样，函数式语言才可以支持Closure。我们来看一个ErLang的匿名函数的例子。
outer( C ) –>
Inner = fun(A, B) -> A + B + C end,
Inner(2, 3).
这段代码首先定义了一个命名函数outer，然后在outer函数内部定义了一个匿名函数。可以看到，这个匿名函数采用关键字fun来定义。前面讲过，函数式编程的函数就相当于面向对象编程的类实例对象，匿名函数自然也是这样，也相当于类实例，我们可以把这个匿名函数赋给一个变量Inner，然后我们还可以把这个变量当作函数来调用，比如，Inner(2, 3)。
fun是ErLang用来定义匿名函数的关键字。这个关键字很重要。fun定义匿名函数的用法不是很复杂，和命名函数定义类似。
函数分支的定义也是类似，只是需要用end结尾，而不是用句号“.”结尾，而且fun只需要写一次，不需要向命名函数那样，每个分支都要写。比如，
MyFunction = fun(0) -> 0;
(Number) -> Number * 10 + 1 end,
MyFunction(3),
函数作为变量
匿名函数可以当作对象赋给变量，命名函数同样也可以赋给变量。具体用法还是需要借助重要的fun关键字。比如，
MyFunction = fun outer / 1
就可以把上述定义的outer函数赋给MyFunction变量。后面的 / 0表示这个outer函数只有一个参数。因为ErLang允许有多个同名函数的定义，只要参数个数不同，就是不同的函数。
我们可以看到，任何函数都可以作为变量，也可以作为参数和返回值传来传去，这些变量也可以随时作为函数进行调用，于是就具有了一定的动态性。
函数的动态调用
ErLang有一个apply函数，可以动态调用某一个函数变量。
基本用法是 apply( 函数变量，函数参数列表 )。比如，上面的MyFunciton函数变量，就可以这么调用，apply( MyFunction, [ 5 ])。
那么我们能否根据一个字符串作为函数名获取一个函数变量呢？这样我们就可以根据一个字符串来动态调用某个函数了。
ErLang中，做到这一点很简单。前面讲过，函数名一旦定义了，自然就固定了，这也类似于常量名，属于不可变的atom（原子）。所有的atom都可以转换成字符串，也可以从字符串转换过来。ErLang中的字符串实质上都是List。字符串和atom之间的转换通过list_to_atom和atom_to_list来转换。
于是我们可以这样获取MyFunciton：MyFunction = list_to_atom(“outer”)
如果outer函数已经定义，那么MyFucntion就等于outer函数，如果outer函数没有定义，那么list_to_atom(“outer”)会产生一个新的叫做outer的atom，MyFucntion就等于这个新产生的atom。
如果需要强制产生一个已经存在的atom，那么我们需要调用list_to_existing_atom转换函数，这个函数不会产生新的atom，而是返回一个已经存在了的atom。
Tuple作为数据成员集合
前面讲解函数式编程特性的时候，提到了函数式编程没有面向对象编程的成员变量，这是一个限制。
ErLang的Tuple类型可以一定程度克服这个限制。Tuple可以一定程度上担当容纳成员变量的职责。
面向对象的类定义，其实就是一群数据和函数的集合，只是集合的成员之间都有一个this指针相关联，可以相互找到。
ErLang的Tuple类型就是数据的集合，可以很自然地发挥成员变量的作用，比如，{Member1, Member2}。
读者可能会说，ErLang的函数也可以作为变量，也可以放到Tuple里面，比如， { Memer1, Member2, Funtion1, Function2}。这不就和面向对象编程一样了吗？
遗憾的是，这样做是得不偿失的。因为函数式编程没有面向对象的那种内在的this指针支持，自然也没有内在的多态和继承支持，硬把数据和函数糅合在一个Tuple里面，一点好处都没有，而且还丧失了函数作为实例对象的灵活性。
所以，函数式编程的最佳实践（Best Practice）应该是：Tuple用来容纳成员数据，函数操作Tuple。Tuple定义和函数定义加在一起，就构成了松散的数据结构，功能上类似于面向对象的类定义。Tuple + 函数的数据结构，具有多态的特性，因为函数本身能够作为变量替换；但是不具有继承的特性，因为没有this指针的内在支持。
正是因为Tuple在数据类型构造方面的重大作用，所以，ErLang专门引入了一种叫做Record的宏定义，可以对Tuple的数组下标位置命名。比如，把第一个元素叫做Address，第二个元素叫做Zipcode，这样程序员就可以这些名字访问Tuple里面的元素，而不需要按照数组下标位置来访问。
Tuple和Record的具体用法还是有一定复杂度，限于篇幅，本章没有展开说明，只提了一些原理方面的要点。
其它
ErLang还有其它语法特性和细节，不再一一赘述。有兴趣的读者，可以自行去ErLang网站（www.erlang.org）进行研究。