我能否在F#中避免这种类型转换？

Question

我能否在F#中避免这种类型转换？

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这个问题的背景是我正在编写一个光线追踪器。

我有一个 "Surface" 类型，理想情况下我希望它是一个抽象基类，由 "NoSurface" 和 "Lambertian" 继承而来。

然而，当我拥有这个继承关系时，我遇到了以下问题：

    let closestIntersection : bool*LineParameter*Surface = 
    match allIntersectionsWithRealSolutions with 
        | [] -> (false,0.0f, NoSurface(0UL,NotHitable(),Material(Vector3.Zero)))
        | x::xs -> List.reduce (fun smallest current -> smallestIntersection smallest current) allIntersectionsWithRealSolutions

由于它将返回类型绑定到NoSurface，即使将类型指定为Surface，因此会引发编译器错误。

以下更正了此问题：

    let closestIntersection : bool*LineParameter*Surface = 
    match allIntersectionsWithRealSolutions with 
        | [] -> (false,0.0f, NoSurface(0UL,NotHitable(),Material(Vector3.Zero)) :> Surface)
        | x::xs -> List.reduce (fun smallest current -> smallestIntersection smallest current) allIntersectionsWithRealSolutions
closestIntersection

但是根据BenchmarkDotNet的测试结果，使用强制类型转换:>比将Surface定义为一个非抽象类并直接返回它的解决方案多花费了25ms的时间！

我能否以某种方式避免显式强制类型转换并获得所需的Surface抽象类层次结构？

- Marc HPunkt

尝试过“向上转型”了吗？ - Just another metaprogrammer

你能提供一个代码示例吗？我对F#还比较新。 - Marc HPunkt

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@FuleSnabel，我已经尝试过| [] -> (false,0.0f, (upcast NoSurface(0UL,NotHitable(),Material(Vector3.Zero)) : Surface))，你是对的！它更快了很多！大约25ms。谢谢！为什么会有这样的性能差异呢？ - Marc HPunkt

我在本地尝试了一下，但无法重现您所看到的性能损失。这可能是因为我没有正确的类型定义。对于这样的问题，我建议使用像dotPeek这样的工具来查看您的代码编译成什么。有时需要进入IL才能看到它。 - Just another metaprogrammer

@FuleSnabel 当然可以！文件在这里 https://github.com/geoeo/Raytracer/blob/master/raytracer/Surface.fs - Marc HPunkt

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1个回答

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原文链接

- flipflop · Accepted Answer

你可以尝试使用区分联合类型来解决同样的问题，这是更“函数式”的方式，因为你正在使用F#？不过我有点确信这种方法可能会慢一些。但是，如果你追求最大的性能，那么选择托管语言可能不是最好的开始。

在这里找到一个很好的区分联合类型的解释。

type Intersectable =
    | Sphere of center:Point3 * radius:float
    | Triangle of v0:Point3 * v1:Point3 * v2:Point3
    | MeshTriangle of faceIndex:int * mesh:Mesh
    | Instance of Intersectable * Matrix.Matrix4x4
    | Plane of normal:Vec3 * pointOnPlane: Point3

共享的/通用的功能可以通过使用公共数据部分来处理，你可能有：

type Shape = {
    geometry: Intersectable
    material: Material }