使用F#编写PowerShell模块

▲F#和PowerShell模块

作为可能是人类世界最强大的Shell，PowerShell最大的特点是能够直接在命令间传递.NET对象，而支持这种能力的命令被称作cmdlet。自己编写PowerShell模块，就能给PowerShell扩展更多的cmdlet。

为何要写本文

通常来讲，PowerShell模块有两种：脚本模块和二进制模块。顾名思义，脚本模块基本上就是一组PowerShell脚本，而二进制模块，实质上是一个.NET类库。微软对于二进制模块的官方文档中，只提供了C#的范例；但鉴于F#和C#几乎是同等强大的，我在想，使用F#也能编写出可以工作的PowerShell模块。经过一小段时间的研究和整理，我决定将可行的方案分享给之家的朋友们。

任务目标

使用F#编写一个PowerShell模块，提供一个名为Get-Sum的cmdlet，完成对一个整数数组求和的功能。至于为什么选择“求和”，是因为递归求和函数通常是F#这类函数式编程语言第一课必学的例子，这种递归的思想也算是函数式语言的特色之一。

正式开始

1、建立项目

开始上手操作之前，确保你安装了.NET Core SDK，并经过适当配置，可以在任意位置使用“dotnet”命令。

打开PowerShell，在你通常保存项目代码的地方创建一个目录，作为整个项目的根。在这个目录下，使用dotnet new命令创建一个F#的类库项目和一个解决方案文件，并将项目添加进解决方案中。

如此，我们便建立了解决方案fsharp-module和F#类库工程testmodule。

2、添加用于编写/生成PowerShell模块的组装件

使用dotnet add package为工程testmodule添加名为PowerShellStandard.Library的组装件，这个组装件由微软提供，并将为工程提供System.Management.Automation名称空间和必要的类型。

如此，我们建立的F#类库已经可以用于编写PowerShell模块了。

3、编写代码

使用自己喜爱的代码编辑器修改testmodule\Library.fs，代码内容如下，我将在代码的下方解释一些要点。

注0：代码中的向右的箭头是->两个字符，向右的三角形是|>两个字符。这种连体字由著名字体FiraCode提供。灰色注释是VSCode相关插件自动生成的；

注1：此名称空间包含了编写PowerShell模块必须的类型；

注2：任何作cmdlet存在的类型必须加上Cmdlet属性（Attribute）。任何cmdlet的名称都由两部分组成：动词（Verb）和名词（Noun），最终形成“Verb-Noun”形式的名称。在这里，我们定义VerbName为Get，NounName为Sum，即得到最终的cmdlet名称Get-Sum。需要注意的是，Verb的选择需要遵守微软的规范。如果你执意要使用奇怪的Verb，构建代码时和导入模块时就会产生警告。任何cmdlet类都必须继承于PSCmdlet类；

注3：一个很经典的递归求和函数。我知道这功能可以干脆使用Array.sum方法来实现，但作为函数式语言的标志性操作之一，展示出来可以展现函数式语言和命令式语言的某种区别；

注4：Parameter属性（Attribute）标记的InputArray属性（Property）用来接收传递过来的参数对象。可以在Parameter属性（Attribute）中指定关于这个参数的更多细节，比如参数的位置、能否从管道中接收等等；

注5：重写基类（部分Java程序员会称作父类，其实都一样）的EndProcessing方法（命令处理完成后）执行求和操作并输出结果。类似的可供重写的虚函数还有BeginProcessing、ProcessRecord和StopProcessing，它们分别表示命令开始执行之前、命令执行的主体和命令中断时的过程。原则上求和应放在ProcessRecord中执行，但由于我们命令的功能很简单，干脆直接在EndProcessing里直接输出求和的结果。

4、编译模块并测试

使用dotnet publish命令发布这个类库。之所以使用publish而不是build，是因为F#程序还依赖另一个组装件：FSharp.Core来运行，而build默认不包含该组装件，该模块将不能被导入PowerShell中。

发布完成后，使用Import-Module命令导入我们编写的模块，并测试功能。

其实，别看这个cmdlet输出的是看似文本的5050，其实它输出的是一个System.Int32，你可以使用GetType()函数来证明这一点：

也正是这种在管道中传递对象的能力，使PowerShell比别的一些Shell拥有更高的潜力。