功能反应F#-在游戏中存储状态

我是一名学生，目前正在使用F#学习功能反应范式。这对我来说是全新的观点。昨天我学习了如何使用这个范例创建一个简单的乒乓球游戏。到目前为止，我所理解的想法是：我们认为价值是时间的函数。就其纯形式而言，它是无状态的。但是，我需要记住球的位置（或状态）。所以我总是传递球的当前位置作为全局函数的参数

如果我们谈论稍微复杂一些的游戏，比如《太空入侵者》，我们有很多状态（外星人的位置、外星人当前的生命、剩余炸弹的数量等等）

有没有解决这个问题的优雅/最佳方法？我们总是在顶层存储状态吗？是否所有当前状态都应作为全局函数的附加输入参数

有人能用F#上的简单例子来解释这一点吗？

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非常感谢。

我对F#下的反应式编程没有任何经验，但是纯函数系统中的全局状态问题非常常见，并且有一个非常优雅的解决方案：Monads

虽然单子本身主要用于Haskell，但其基本概念使其成为F#as

这样做的目的是，您实际上不会更改状态，而只是描述状态的转换，即如何生成新状态。状态本身可以完全隐藏在程序中。通过使用特殊的一元语法，您几乎可以强制编写纯但有状态的程序

从中获取一个（修改过的）实现，

状态

monad可能如下所示

let (>>=) x f =
   (fun s0 ->
      let a,s = x s0    
      f a s)       
let returnS a = (fun s -> a, s)

type StateBuilder() =
  member m.Delay(f) = f()
  member m.Bind(x, f) = x >>= f
  member m.Return a = returnS a
  member m.ReturnFrom(f) = f

let state = new StateBuilder()     

let getState = (fun s -> s, s)
let setState s = (fun _ -> (),s) 

let runState m s = m s |> fst

让我们举个例子：我们想编写一个函数，在继续操作时可以将值写入日志（只是一个列表）。因此，我们定义

let writeLog x = state {
  let! oldLog = getState // Notice the ! for monadic computations (i.e. where the state is involved)
  do! setState (oldLog @ [x]) // Set new state
  return () // Just return (), we only update the state
}

在

state

中，我们现在可以在命令式语法中使用它，而无需手动处理日志列表

let test = state {
   let k = 42
   do! writeLog k // It's just that - no log list we had to handle explicitly
   let b = 2 * k
   do! writeLog b
   return "Blub"
}

let (result, finalState) = test [] // Run the stateful computation (starting with an empty list)
printfn "Result: %A\nState: %A" result finalState

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不过，这里的一切都是纯功能性的；）

托马斯在F#中给出了一个关于反应式编程的例子。许多概念应该适用于您的案例。

进行FRP的方法不止一种，这是一个活跃的研究领域。什么是最好的在很大程度上取决于事物如何相互作用的细节，未来可能会出现新的更好的技术

广义上，我们的想法是让行为成为时间的函数，而不是普通的价值观（如你所说）。行为可以根据其他行为定义，并且可以定义为在特定事件发生时在其他行为之间交换

在您的示例中，您通常不需要通过参数来记住球的位置（但对于某些类型的FRP，您可以这样做）。相反，你可以有一种行为：

ballPos:time->（float*float）

这可能有全局作用域，或者对于一个更大的程序，最好有一个本地作用域，在该作用域中使用它

随着事情变得越来越复杂，您将以越来越复杂的方式定义行为，这取决于其他行为和事件，包括在不同FRP框架中处理不同的递归依赖关系。在F#中，对于递归依赖，我希望您需要一个

let rec

，包括所有涉及的行为。但这些仍然可以组织成结构-在顶层，您可能有：

type alienInfo =  { pos : float*float; hp : float }
type playerInfo = { pos : float*float; bombs : int } 
let rec aliens : time -> alienInfo array =             // You might want laziness here.
    let behaviours = [| for n in 1..numAliens -> 
                        (alienPos player n, alienHP player n) |]
    fun t -> [| for (posBeh, hpBeh) in behaviours -> 
                {pos=posBeh t; hp=hpBeh t} |]          // You might want laziness here.
and player : time -> playerInfo  = fun t ->
    { pos=playerPos aliens t; bombs=playerBombs aliens t}

然后，alienPos，alienHP的行为可以定义为依赖于玩家，playerPos，playerBombs的行为可以定义为依赖于外星人

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无论如何，如果你能提供更多关于你正在使用哪种玻璃钢的细节，那么就更容易给出更具体的建议。（如果你想要什么样的建议-我个人建议阅读：）

也许你会想看看。

是一种现代FRP实现。对于在游戏（如《太空入侵者》）中无处不在的动态集合建模，它包含基于箭头化FRP概念的。你一定要去看看。

这主要是关于状态单子的。函数式反应式编程通常涉及单子，但通常不涉及这种简单的状态单子。正如我所说，我没有FRP方面的经验。尽管如此，状态monad（或者完全是monad）似乎是人们要求的概念——方便地存储和修改上下文数据，而不会失去引用的透明度。如果FTP已经使用了一元基础设施，那就更好了。一个状态单变量转换器应该可以实现这一点（你是说简单类型的吗？）。但如果没有解释基本原理，这些信息将毫无用处！FRP的要点是允许将行为定义为时间的连续函数-例如，可以将球在重力作用下的z位置定义为z（t）=9.8*t*t。一元状态仅与进行离散更改的状态相关-FRP中也允许离散更改，但它们不太集中，并且通常不符合单子的确切形式。@RD1:很有趣，谢谢。但是，大多数与用户输入相关联的操作不是本质上是离散的吗？即使没有-为一个球定义一个连续的世界函数很简单，但如果系统稍微复杂一些（更多的球），这不都归结为求解（即积分）微分方程吗？鼠标的实际位置是一个连续变量，在FRP中是这样处理的。当然，可用的位置数据仅采样并近似于实际位置，但无论如何，这在FRP中到处都会发生，如果鼠标位置用于控制屏幕上或游戏中某物的位置，则将其视为时间的连续函数是非常自然的。微分方程在某些方法中是相关的，但不是必要的。我不是专家，请看：函数式反应式编程不仅仅是函数式语言中的反应式编程。主要技术是将行为表示为时间的函数。这些行为可能相互依赖，也可能取决于事件