F-Sharp
# F-Sharp

F# (gelesen: F sharp; englische Aussprache [ɛfː ʃɑrp]) ist eine typsichere Multi-Paradigmen-Sprache mit starkem Fokus auf funktionale Programmierung für das .Net-Framework. Die Syntax ähnelt der von OCaml sehr stark, da diese Sprache als Vorbild für die Implementierung der funktionalen und imperativen Sprachelemente diente. Im Gegensatz zu OCaml hat F# kein strukturiertes Typsystem, sondern ein normatives, um bessere Kompatibilität mit C# zu erreichen.
Die objektorientierte Seite von F# ist deshalb auch signifikant anders als die in OCaml.
F# ist voll interaktionsfähig mit allen anderen Sprachen des .NET-Systems und bietet durch das .Net-Framework und Mono die Möglichkeit, den Code sowohl auf Windows als auch auf Linux, der BSD- und illumos-Familie und macOS einzusetzen. Via Xamarin sind auch Android und iOS als Zielplattformen möglich.
Ursprünglich wurde F# als Forschungsprojekt von Microsoft Research entwickelt, derzeit wird es von Microsofts Entwicklungsabteilung und der F# Software Foundation fortgeführt. F# wurde als Teil von Visual Studio 2010 erstmals offiziell unterstützt und mit ausgeliefert. Im November 2010 wurde F# sowie zugehörige Compiler und Bibliotheken unter der Apache-Lizenz 2.0 freigegeben.

## Einige Sprachmerkmale
### Werte

In überwiegend imperativen Sprachen sind Variablen das primäre Sprachkonstrukt, um Werte zu speichern. Dies geschieht in funktional orientierten Programmiersprachen wie F# durch unveränderliche (englisch: „immutable“) Sprachkonstrukte. Mit dem häufig eingesetzten Schlüsselwort let können Werte eines bestimmten Typs deklariert werden.
F# bietet Typableitung, d. h. Typen von Ausdrücken werden automatisch ermittelt. Beispielsweise bekommt pi automatisch den Typ des Gleitkommazahl-Literals zugewiesen.
Veränderliche Variablen sind mit dem mutable Schlüsselwort möglich und werden mit dem Zuweisungsoperator <- verändert. Dies wird in den meisten Fällen nur selten getan, weil die beschriebene Unveränderlichkeit von Werten als passender zur Sprachphilosophie gesehen wird. Dies nennt sich in F# auch functional first, also „funktional-zuerst“.
Werte im Nachhinein zu verändern, ist auch durch die Verwendung von sogenannten reference cells möglich:

### Funktionen

Funktionen werden wie andere Werte mit let deklariert und können Parameter erwarten:
Funktionen können Funktionen als Parameter erwarten (siehe Funktion höherer Ordnung):
Die Typen der Parameter werden automatisch erkannt, können aber auch explizit deklariert werden:
Die Anweisung
gibt 625 (das Quadrat des Quadrats von 5) aus. Die Funktion do_twice kann mit Hilfe des Kompositionsoperators und nach Eta-Reduktion auch als
geschrieben werden.
Im obigen Beispiel wird für square der Typ int -> int ermittelt, das heißt, square ist eine Funktion, die einen Parameter vom Typ int erwartet und einen Wert vom Typ int zurückgibt. Für do_twice erhält man den Typ ('a -> 'a) -> 'a -> 'a. Dies bedeutet, do_twice ist eine Funktion, die als ersten Parameter einen Wert vom Typ ('a -> 'a) (eine Funktion mit einem Parameter vom Typ 'a und einem Rückgabewert vom Typ 'a) bekommt. Als zweiten Parameter erhält sie einen Wert vom Typ 'a und sie gibt einen Wert vom Typ 'a zurück. 'a hat hier die Rolle einer Typvariable (grob vergleichbar mit Generic- oder Template-Parametern in Java/C++, siehe Polymorphie (Programmierung)).
In F# werden Parameter ohne Klammern etc., nur durch Leerzeichen getrennt, an die Funktion übergeben. Nur wenn als Parameter der Rückgabewert einer anderen Funktion benötigt wird, müssen Klammern gesetzt werden, um die Evaluierungsreihenfolge der Ausdrücke zu definieren. Bei printfn "%A" (add 5 8) gehören die Werte 5 und 8 zur Funktion add; deren Rückgabewert ist ein Parameter für die Funktion printfn.
F# ermöglicht Closures und verwendet Currying automatisch:
In der Definition von inc wird der erste Parameter der Funktion add an den Wert 1 gebunden. Das Ergebnis dieser partiellen Funktionsanwendung ist eine neue Funktion mit nur noch einem Parameter. Die Auswertung des Ausdrucks
liefert als Ergebnis 6.
F# unterstützt Tupel:
F# bietet Discriminated Unions und Pattern Matching:
Ebenso gibt es Type Provider für die typsichere Verarbeitung externer Daten mit IntelliSense.
In F# ist auch objektorientiertes Programmieren möglich. Beispiel für eine Klassendeklaration:
Nullzeiger werden nur für die Interaktion mit Klassen aus dem .Net-Framework benötigt.

## Syntax

Im F#-Code sind zwei Syntaxformen möglich: einfache Syntax und ausführliche Syntax. Die einfache Syntax wird standardmäßig verwendet.
Beispiel für die einfache und ausführliche Syntax:
| einfache Syntax | ausführliche Syntax |
| let mutable x = 1 while x < 3 do x <- x + 1 | let mutable x = 1 while x < 3 do x <- x + 1 done |
| type Person = val name : string val mutable age : int | type Person = class val name : string val mutable age : int end |
Bei der einfachen Syntax sind die Einrückungen zwingend erforderlich, bei der ausführlichen könnte man sie auch weglassen.

## Entwicklungsumgebung und Compiler

F#-Code wird kompiliert, hierbei entsteht Zwischencode in der Common Intermediate Language (CIL), genau wie bei Programmen, die in C# oder VB.NET geschrieben wurden.
Es gibt auch eine interaktive Umgebung bzw. F#-Interpreter, F# Interactive oder kurz FSI. Damit kann man den Code direkt in der Konsole schreiben. Eingaben im Interpreter sind mit ;; abzuschließen, wodurch auch mehrzeilige Eingaben ermöglicht werden. Nach dem Kompilieren führt F# Interactive den Code aus und schreibt die Signatur aller kompilierten Typen und Werte in das Konsolenfenster. Auch Fehlermeldungen werden so ausgegeben.
Dieser Interpreter erlaubt in unterstützten Editoren wie Visual Studio Code die Ausführung von Code ohne vorherige Kompilierung, so wie dies von dynamischen Sprachen bekannt ist.
Außerdem gibt es den Fable-Übersetzer, mit dessen Hilfe sich F#-Code in JavaScript, Rust, Python, PHP und Dart übersetzen lässt.

## Beispiele

Folgende Beispiele geben „Hello World“ aus.
oder
Die folgende Funktion implementiert die rekursive Ackermannfunktion: