C＃での差別化された共用体
[注：この質問には元のタイトル「C（ish）スタイルのC＃」がありましたが、ジェフのコメントからわかるように、この構造は明らかに「差別的組合」]
この質問の詳細を言い訳してください。
SOで既に私のものに似たような音の質問がいくつかありますが、それらは共用体のメモリ節約の利点または相互運用のためにそれを使用することに集中しているようです。 そのような質問の例 。
ユニオン型のものを持ちたいという私の欲求は多少異なります。
現時点では、このように見えるオブジェクトを生成するコードを書いています
public class ValueWrapper
{
public DateTime ValueCreationDate;
// ... other meta data about the value
public object ValueA;
public object ValueB;
}
かなり複雑なものに同意するでしょう。事は、ValueAはいくつかの特定のタイプ（string、intおよびFoo（これはクラスです）およびValueBは別の小さなタイプのセットになる可能性がありますが、これらの値をオブジェクトとして扱うのは好きではありません（ちょっとしたタイプセーフで暖かく心地よいコーディングが必要です）。
そこで、ValueAが論理的に特定の型への参照であるという事実を表すために、ささいな小さなラッパークラスを書くことを考えました。クラスUnionを呼び出しました。達成しようとしていることがCのユニオンの概念を思い出させたからです。
public class Union<A, B, C>
{
private readonly Type type;
public readonly A a;
public readonly B b;
public readonly C c;
public A A{get {return a;}}
public B B{get {return b;}}
public C C{get {return c;}}
public Union(A a)
{
type = typeof(A);
this.a = a;
}
public Union(B b)
{
type = typeof(B);
this.b = b;
}
public Union(C c)
{
type = typeof(C);
this.c = c;
}
/// <summary>
/// Returns true if the union contains a value of type T
/// </summary>
/// <remarks>The type of T must exactly match the type</remarks>
public bool Is<T>()
{
return typeof(T) == type;
}
/// <summary>
/// Returns the union value cast to the given type.
/// </summary>
/// <remarks>If the type of T does not exactly match either X or Y, then the value <c>default(T)</c> is returned.</remarks>
public T As<T>()
{
if(Is<A>())
{
return (T)(object)a; // Is this boxing and unboxing unavoidable if I want the union to hold value types and reference types?
//return (T)x; // This will not compile: Error = "Cannot cast expression of type 'X' to 'T'."
}
if(Is<B>())
{
return (T)(object)b;
}
if(Is<C>())
{
return (T)(object)c;
}
return default(T);
}
}
このクラスValueWrapperの使用は、次のようになります。
public class ValueWrapper2
{
public DateTime ValueCreationDate;
public Union<int, string, Foo> ValueA;
public Union<double, Bar, Foo> ValueB;
}
これは私が達成したかったようなものですが、1つのかなり重要な要素が欠落しています-それは、次のコードが示すようにIsおよびAs関数を呼び出すときにコンパイラが強制する型チェックです
public void DoSomething()
{
if(ValueA.Is<string>())
{
var s = ValueA.As<string>();
// .... do somethng
}
if(ValueA.Is<char>()) // I would really like this to be a compile error
{
char c = ValueA.As<char>();
}
}
IMO ValueAがcharであるかどうかを定義することは明確ではないので、ValueAに問い合わせることは無効です。これはプログラミングエラーであり、コンパイラにこれを認識させたいと思います。 [もしこれが正しければ（願わくば）インテリセンスも得られるだろう-これは恩恵だ。）
これを達成するために、型TがA、B、またはCのいずれかになりうることをコンパイラーに伝えたいと思います。
public bool Is<T>() where T : A
or T : B // Yes I know this is not legal!
or T : C
{
return typeof(T) == type;
}
私が達成したいことが可能かどうかは誰にも分かりますか？それとも、そもそもこのクラスを書くのは馬鹿げているのでしょうか？
前もって感謝します。
上記の型チェックと型キャストのソリューションはあまり好きではないので、間違ったデータ型を使用しようとするとコンパイルエラーがスローされる100％型セーフなユニオンがあります。
using System;
namespace Juliet
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Union3<int, char, string>[] unions = new Union3<int,char,string>[]
{
new Union3<int, char, string>.Case1(5),
new Union3<int, char, string>.Case2('x'),
new Union3<int, char, string>.Case3("Juliet")
};
foreach (Union3<int, char, string> union in unions)
{
string value = union.Match(
num => num.ToString(),
character => new string(new char[] { character }),
Word => Word);
Console.WriteLine("Matched union with value '{0}'", value);
}
Console.ReadLine();
}
}
public abstract class Union3<A, B, C>
{
public abstract T Match<T>(Func<A, T> f, Func<B, T> g, Func<C, T> h);
// private ctor ensures no external classes can inherit
private Union3() { }
public sealed class Case1 : Union3<A, B, C>
{
public readonly A Item;
public Case1(A item) : base() { this.Item = item; }
public override T Match<T>(Func<A, T> f, Func<B, T> g, Func<C, T> h)
{
return f(Item);
}
}
public sealed class Case2 : Union3<A, B, C>
{
public readonly B Item;
public Case2(B item) { this.Item = item; }
public override T Match<T>(Func<A, T> f, Func<B, T> g, Func<C, T> h)
{
return g(Item);
}
}
public sealed class Case3 : Union3<A, B, C>
{
public readonly C Item;
public Case3(C item) { this.Item = item; }
public override T Match<T>(Func<A, T> f, Func<B, T> g, Func<C, T> h)
{
return h(Item);
}
}
}
}
私は受け入れられた解決策の方向が好きですが、3つ以上のアイテムのユニオンに対してうまくスケーリングしません（例えば、9つのアイテムのユニオンには9つのクラス定義が必要です）。
コンパイル時にも100％タイプセーフである別のアプローチを次に示しますが、大規模なユニオンに簡単に拡張できます。
public class UnionBase<A>
{
dynamic value;
public UnionBase(A a) { value = a; }
protected UnionBase(object x) { value = x; }
protected T InternalMatch<T>(params Delegate[] ds)
{
var vt = value.GetType();
foreach (var d in ds)
{
var mi = d.Method;
// These are always true if InternalMatch is used correctly.
Debug.Assert(mi.GetParameters().Length == 1);
Debug.Assert(typeof(T).IsAssignableFrom(mi.ReturnType));
var pt = mi.GetParameters()[0].ParameterType;
if (pt.IsAssignableFrom(vt))
return (T)mi.Invoke(null, new object[] { value });
}
throw new Exception("No appropriate matching function was provided");
}
public T Match<T>(Func<A, T> fa) { return InternalMatch<T>(fa); }
}
public class Union<A, B> : UnionBase<A>
{
public Union(A a) : base(a) { }
public Union(B b) : base(b) { }
protected Union(object x) : base(x) { }
public T Match<T>(Func<A, T> fa, Func<B, T> fb) { return InternalMatch<T>(fa, fb); }
}
public class Union<A, B, C> : Union<A, B>
{
public Union(A a) : base(a) { }
public Union(B b) : base(b) { }
public Union(C c) : base(c) { }
protected Union(object x) : base(x) { }
public T Match<T>(Func<A, T> fa, Func<B, T> fb, Func<C, T> fc) { return InternalMatch<T>(fa, fb, fc); }
}
public class Union<A, B, C, D> : Union<A, B, C>
{
public Union(A a) : base(a) { }
public Union(B b) : base(b) { }
public Union(C c) : base(c) { }
public Union(D d) : base(d) { }
protected Union(object x) : base(x) { }
public T Match<T>(Func<A, T> fa, Func<B, T> fb, Func<C, T> fc, Func<D, T> fd) { return InternalMatch<T>(fa, fb, fc, fd); }
}
public class Union<A, B, C, D, E> : Union<A, B, C, D>
{
public Union(A a) : base(a) { }
public Union(B b) : base(b) { }
public Union(C c) : base(c) { }
public Union(D d) : base(d) { }
public Union(E e) : base(e) { }
protected Union(object x) : base(x) { }
public T Match<T>(Func<A, T> fa, Func<B, T> fb, Func<C, T> fc, Func<D, T> fd, Func<E, T> fe) { return InternalMatch<T>(fa, fb, fc, fd, fe); }
}
public class DiscriminatedUnionTest : IExample
{
public Union<int, bool, string, int[]> MakeUnion(int n)
{
return new Union<int, bool, string, int[]>(n);
}
public Union<int, bool, string, int[]> MakeUnion(bool b)
{
return new Union<int, bool, string, int[]>(b);
}
public Union<int, bool, string, int[]> MakeUnion(string s)
{
return new Union<int, bool, string, int[]>(s);
}
public Union<int, bool, string, int[]> MakeUnion(params int[] xs)
{
return new Union<int, bool, string, int[]>(xs);
}
public void Print(Union<int, bool, string, int[]> union)
{
var text = union.Match(
n => "This is an int " + n.ToString(),
b => "This is a boolean " + b.ToString(),
s => "This is a string" + s,
xs => "This is an array of ints " + String.Join(", ", xs));
Console.WriteLine(text);
}
public void Run()
{
Print(MakeUnion(1));
Print(MakeUnion(true));
Print(MakeUnion("forty-two"));
Print(MakeUnion(0, 1, 1, 2, 3, 5, 8));
}
}
このテーマに関する有用なブログ記事をいくつか書きました。
「空」、「アクティブ」、「有料」の3つの状態を持つショッピングカートシナリオがあり、それぞれにdifferent動作があるとします。
- すべての状態に共通の
ICartStateインターフェイスを作成します（空のマーカーインターフェイスでもかまいません） - そのインターフェイスを実装する3つのクラスを作成します。 （クラスは継承関係にある必要はありません）
- インターフェースには「fold」メソッドが含まれており、これにより、処理する必要がある各状態またはケースに対してラムダを渡します。
C＃からF＃ランタイムを使用することもできますが、軽量の代替として、このようなコードを生成するための小さなT4テンプレートを作成しました。
インターフェースは次のとおりです。
partial interface ICartState
{
ICartState Transition(
Func<CartStateEmpty, ICartState> cartStateEmpty,
Func<CartStateActive, ICartState> cartStateActive,
Func<CartStatePaid, ICartState> cartStatePaid
);
}
そして、これが実装です：
class CartStateEmpty : ICartState
{
ICartState ICartState.Transition(
Func<CartStateEmpty, ICartState> cartStateEmpty,
Func<CartStateActive, ICartState> cartStateActive,
Func<CartStatePaid, ICartState> cartStatePaid
)
{
// I'm the empty state, so invoke cartStateEmpty
return cartStateEmpty(this);
}
}
class CartStateActive : ICartState
{
ICartState ICartState.Transition(
Func<CartStateEmpty, ICartState> cartStateEmpty,
Func<CartStateActive, ICartState> cartStateActive,
Func<CartStatePaid, ICartState> cartStatePaid
)
{
// I'm the active state, so invoke cartStateActive
return cartStateActive(this);
}
}
class CartStatePaid : ICartState
{
ICartState ICartState.Transition(
Func<CartStateEmpty, ICartState> cartStateEmpty,
Func<CartStateActive, ICartState> cartStateActive,
Func<CartStatePaid, ICartState> cartStatePaid
)
{
// I'm the paid state, so invoke cartStatePaid
return cartStatePaid(this);
}
}
CartStateEmptyとCartStateActiveをnot実装されているAddItemメソッドで拡張するとしましょうCartStatePaidによって。
また、CartStateActiveには、他の状態にはないPayメソッドがあるとしましょう。
次に、使用中のコードを示します。2つのアイテムを追加してからカートの代金を支払います。
public ICartState AddProduct(ICartState currentState, Product product)
{
return currentState.Transition(
cartStateEmpty => cartStateEmpty.AddItem(product),
cartStateActive => cartStateActive.AddItem(product),
cartStatePaid => cartStatePaid // not allowed in this case
);
}
public void Example()
{
var currentState = new CartStateEmpty() as ICartState;
//add some products
currentState = AddProduct(currentState, Product.ProductX);
currentState = AddProduct(currentState, Product.ProductY);
//pay
const decimal paidAmount = 12.34m;
currentState = currentState.Transition(
cartStateEmpty => cartStateEmpty, // not allowed in this case
cartStateActive => cartStateActive.Pay(paidAmount),
cartStatePaid => cartStatePaid // not allowed in this case
);
}
このコードは完全にタイプセーフであることに注意してください。キャストや条件はどこにもありません。空のカートの代金を支払おうとすると、コンパイラエラーが発生します。
https://github.com/mcintyre321/OneOf でこれを行うためのライブラリを作成しました
インストールパッケージOneOf
DUを実行するための汎用タイプが含まれています。 OneOf<T0, T1>からOneOf<T0, ..., T9>まで。これらのそれぞれには、コンパイラの安全な型指定された動作に使用できる.Matchおよび.Switchステートメントがあります。例：
`` `
OneOf<string, ColorName, Color> backgroundColor = getBackground();
Color c = backgroundColor.Match(
str => CssHelper.GetColorFromString(str),
name => new Color(name),
col => col
);
`` `
私はあなたの目標を完全に理解しているかどうかはわかりません。 Cでは、ユニオンは、複数のフィールドに同じメモリ位置を使用する構造です。例えば：
typedef union
{
float real;
int scalar;
} floatOrScalar;
floatOrScalar unionは、floatまたはintとして使用できますが、どちらも同じメモリ空間を消費します。一方を変更すると他方も変更されます。 C＃の構造体でも同じことを実現できます。
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct FloatOrScalar
{
[FieldOffset(0)]
public float Real;
[FieldOffset(0)]
public int Scalar;
}
上記の構造では、64ビットではなく合計32ビットを使用します。これは構造体でのみ可能です。上記の例はクラスであり、CLRの性質を考慮すると、メモリ効率についての保証はありません。 Union<A, B, C>をあるタイプから別のタイプに変更する場合、必ずしもメモリを再利用しているわけではありません...ほとんどの場合、ヒープに新しいタイプを割り当て、バッキングobjectフィールドに別のポインターをドロップしています。 。 real unionに反して、実際には、Union型を使用しなかった場合に得られるよりも多くのヒープスラッシングが発生する可能性があります。
これが私の試みです。ジェネリック型制約を使用して、型のコンパイル時チェックを行います。
class Union {
public interface AllowedType<T> { };
internal object val;
internal System.Type type;
}
static class UnionEx {
public static T As<U,T>(this U x) where U : Union, Union.AllowedType<T> {
return x.type == typeof(T) ?(T)x.val : default(T);
}
public static void Set<U,T>(this U x, T newval) where U : Union, Union.AllowedType<T> {
x.val = newval;
x.type = typeof(T);
}
public static bool Is<U,T>(this U x) where U : Union, Union.AllowedType<T> {
return x.type == typeof(T);
}
}
class MyType : Union, Union.AllowedType<int>, Union.AllowedType<string> {}
class TestIt
{
static void Main()
{
MyType bla = new MyType();
bla.Set(234);
System.Console.WriteLine(bla.As<MyType,int>());
System.Console.WriteLine(bla.Is<MyType,string>());
System.Console.WriteLine(bla.Is<MyType,int>());
bla.Set("test");
System.Console.WriteLine(bla.As<MyType,string>());
System.Console.WriteLine(bla.Is<MyType,string>());
System.Console.WriteLine(bla.Is<MyType,int>());
// compile time errors!
// bla.Set('a');
// bla.Is<MyType,char>()
}
}
いくつかの整形を使用できます。特に、As/Is/Setに型パラメーターを削除する方法がわかりませんでした（1つの型パラメーターを指定して、C＃にもう一方を認識させる方法はありませんか？）
複数のタイプを許可する場合、タイプの安全性は達成できません（タイプが関連している場合を除く）。
FieldOffsetを使用してのみバイト値の安全性を達成することはできません。
汎用のValueWrapper<T1, T2> with T1 ValueAおよびT2 ValueB、...
追伸：型安全性について話すとき、私はコンパイル時の型安全性を意味します。
コードラッパー（変更に対してビジネスロジックを実行する必要がある場合は、次の行に沿って何かを使用できます。
public class Wrapper
{
public ValueHolder<int> v1 = 5;
public ValueHolder<byte> v2 = 8;
}
public struct ValueHolder<T>
where T : struct
{
private T value;
public ValueHolder(T value) { this.value = value; }
public static implicit operator T(ValueHolder<T> valueHolder) { return valueHolder.value; }
public static implicit operator ValueHolder<T>(T value) { return new ValueHolder<T>(value); }
}
あなたが使用できる簡単な方法のために（パフォーマンスの問題がありますが、それは非常に簡単です）：
public class Wrapper
{
private object v1;
private object v2;
public T GetValue1<T>() { if (v1.GetType() != typeof(T)) throw new InvalidCastException(); return (T)v1; }
public void SetValue1<T>(T value) { v1 = value; }
public T GetValue2<T>() { if (v2.GetType() != typeof(T)) throw new InvalidCastException(); return (T)v2; }
public void SetValue2<T>(T value) { v2 = value; }
}
//usage:
Wrapper wrapper = new Wrapper();
wrapper.SetValue1("aaaa");
wrapper.SetValue2(456);
string s = wrapper.GetValue1<string>();
DateTime dt = wrapper.GetValue1<DateTime>();//InvalidCastException
nion/Either typeのネストを使用した、最小限で拡張可能なソリューションに関する私の試み。また、Matchメソッドでデフォルトパラメータを使用すると、当然「Xまたはデフォルト」シナリオが有効になります。
using System;
using System.Reflection;
using NUnit.Framework;
namespace Playground
{
[TestFixture]
public class EitherTests
{
[Test]
public void Test_Either_of_Property_or_FieldInfo()
{
var some = new Some(false);
var field = some.GetType().GetField("X");
var property = some.GetType().GetProperty("Y");
Assert.NotNull(field);
Assert.NotNull(property);
var info = Either<PropertyInfo, FieldInfo>.Of(field);
var infoType = info.Match(p => p.PropertyType, f => f.FieldType);
Assert.That(infoType, Is.EqualTo(typeof(bool)));
}
[Test]
public void Either_of_three_cases_using_nesting()
{
var some = new Some(false);
var field = some.GetType().GetField("X");
var parameter = some.GetType().GetConstructors()[0].GetParameters()[0];
Assert.NotNull(field);
Assert.NotNull(parameter);
var info = Either<ParameterInfo, Either<PropertyInfo, FieldInfo>>.Of(parameter);
var name = info.Match(_ => _.Name, _ => _.Name, _ => _.Name);
Assert.That(name, Is.EqualTo("a"));
}
public class Some
{
public bool X;
public string Y { get; set; }
public Some(bool a)
{
X = a;
}
}
}
public static class Either
{
public static T Match<A, B, C, T>(
this Either<A, Either<B, C>> source,
Func<A, T> a = null, Func<B, T> b = null, Func<C, T> c = null)
{
return source.Match(a, bc => bc.Match(b, c));
}
}
public abstract class Either<A, B>
{
public static Either<A, B> Of(A a)
{
return new CaseA(a);
}
public static Either<A, B> Of(B b)
{
return new CaseB(b);
}
public abstract T Match<T>(Func<A, T> a = null, Func<B, T> b = null);
private sealed class CaseA : Either<A, B>
{
private readonly A _item;
public CaseA(A item) { _item = item; }
public override T Match<T>(Func<A, T> a = null, Func<B, T> b = null)
{
return a == null ? default(T) : a(_item);
}
}
private sealed class CaseB : Either<A, B>
{
private readonly B _item;
public CaseB(B item) { _item = item; }
public override T Match<T>(Func<A, T> a = null, Func<B, T> b = null)
{
return b == null ? default(T) : b(_item);
}
}
}
}
だから私はこの同じ問題に何度も遭遇し、必要な構文を取得するソリューションを思いつきました（Union型の実装のいくつかのさを犠牲にして）。
要約すると、コールサイトでこのような使用法が必要です。
Union<int, string> u;
u = 1492;
int yearColumbusDiscoveredAmerica = u;
u = "hello world";
string traditionalGreeting = u;
var answers = new SortedList<string, Union<int, string, DateTime>>();
answers["life, the universe, and everything"] = 42;
answers["D-Day"] = new DateTime(1944, 6, 6);
answers["C#"] = "is awesome";
ただし、次の例ではコンパイルに失敗するため、型安全性が多少向上します。
DateTime dateTimeColumbusDiscoveredAmerica = u;
Foo fooInstance = u;
余分なクレジットについては、絶対に必要以上のスペースをとらないようにしましょう。
以上のことから、2つのジェネリック型パラメーターの実装を次に示します。 3、4などの型パラメーターの実装は簡単です。
public abstract class Union<T1, T2>
{
public abstract int TypeSlot
{
get;
}
public virtual T1 AsT1()
{
throw new TypeAccessException(string.Format(
"Cannot treat this instance as a {0} instance.", typeof(T1).Name));
}
public virtual T2 AsT2()
{
throw new TypeAccessException(string.Format(
"Cannot treat this instance as a {0} instance.", typeof(T2).Name));
}
public static implicit operator Union<T1, T2>(T1 data)
{
return new FromT1(data);
}
public static implicit operator Union<T1, T2>(T2 data)
{
return new FromT2(data);
}
public static implicit operator Union<T1, T2>(Tuple<T1, T2> data)
{
return new FromTuple(data);
}
public static implicit operator T1(Union<T1, T2> source)
{
return source.AsT1();
}
public static implicit operator T2(Union<T1, T2> source)
{
return source.AsT2();
}
private class FromT1 : Union<T1, T2>
{
private readonly T1 data;
public FromT1(T1 data)
{
this.data = data;
}
public override int TypeSlot
{
get { return 1; }
}
public override T1 AsT1()
{
return this.data;
}
public override string ToString()
{
return this.data.ToString();
}
public override int GetHashCode()
{
return this.data.GetHashCode();
}
}
private class FromT2 : Union<T1, T2>
{
private readonly T2 data;
public FromT2(T2 data)
{
this.data = data;
}
public override int TypeSlot
{
get { return 2; }
}
public override T2 AsT2()
{
return this.data;
}
public override string ToString()
{
return this.data.ToString();
}
public override int GetHashCode()
{
return this.data.GetHashCode();
}
}
private class FromTuple : Union<T1, T2>
{
private readonly Tuple<T1, T2> data;
public FromTuple(Tuple<T1, T2> data)
{
this.data = data;
}
public override int TypeSlot
{
get { return 0; }
}
public override T1 AsT1()
{
return this.data.Item1;
}
public override T2 AsT2()
{
return this.data.Item2;
}
public override string ToString()
{
return this.data.ToString();
}
public override int GetHashCode()
{
return this.data.GetHashCode();
}
}
}
char foo = 'B';
bool bar = foo is int;
これにより、エラーではなく警告が表示されます。 Is関数とAs関数をC＃演算子の類似物にしたい場合は、とにかくそれらを制限するべきではありません。
初期化されていない変数にアクセスしようとすると、例外をスローできます。つまり、Aパラメーターで作成され、後でBまたはCにアクセスしようとすると、UnsupportedOperationExceptionなどがスローされます。ただし、動作させるにはゲッターが必要です。
使用した構文を正確に実行することはできませんが、もう少し冗長にし、コピー/貼り付けを行うと、オーバーロードの解決を簡単に行うことができます。
// this code is ok
var u = new Union("");
if (u.Value(Is.OfType()))
{
u.Value(Get.ForType());
}
// and this one will not compile
if (u.Value(Is.OfType()))
{
u.Value(Get.ForType());
}
今では、それを実装する方法はかなり明白になっているはずです。
public class Union
{
private readonly Type type;
public readonly A a;
public readonly B b;
public readonly C c;
public Union(A a)
{
type = typeof(A);
this.a = a;
}
public Union(B b)
{
type = typeof(B);
this.b = b;
}
public Union(C c)
{
type = typeof(C);
this.c = c;
}
public bool Value(TypeTestSelector _)
{
return typeof(A) == type;
}
public bool Value(TypeTestSelector _)
{
return typeof(B) == type;
}
public bool Value(TypeTestSelector _)
{
return typeof(C) == type;
}
public A Value(GetValueTypeSelector _)
{
return a;
}
public B Value(GetValueTypeSelector _)
{
return b;
}
public C Value(GetValueTypeSelector _)
{
return c;
}
}
public static class Is
{
public static TypeTestSelector OfType()
{
return null;
}
}
public class TypeTestSelector
{
}
public static class Get
{
public static GetValueTypeSelector ForType()
{
return null;
}
}
public class GetValueTypeSelector
{
}
間違ったタイプの値を抽出するためのチェックはありません、例えば：
var u = Union(10);
string s = u.Value(Get.ForType());
そのため、必要なチェックを追加し、そのような場合に例外をスローすることを検討してください。
C＃言語設計チームは2017年1月に差別化された組合について議論しました https://github.com/dotnet/csharplang/blob/master/meetings/2017/LDM-2017-01-10.md#discriminated-unions-via -closed-types
https://github.com/dotnet/csharplang/issues/11 で機能リクエストに投票できます
私はユニオン型を使用しています。
より明確にするために例を考えてみましょう。
Contactクラスがあるとします：
public class Contact
{
public string Name { get; set; }
public string EmailAddress { get; set; }
public string PostalAdrress { get; set; }
}
これらはすべて単純な文字列として定義されていますが、実際には単なる文字列ですか？もちろん違います。名前は、名と姓で構成できます。または、メールは単なるシンボルのセットですか？少なくとも@を含める必要があり、それが必須であることは知っています。
ドメインモデルを改善しましょう
public class PersonalName
{
public PersonalName(string firstName, string lastName) { ... }
public string Name() { return _fistName + " " _lastName; }
}
public class EmailAddress
{
public EmailAddress(string email) { ... }
}
public class PostalAdrress
{
public PostalAdrress(string address, string city, int Zip) { ... }
}
このクラスでは、作成中に検証が行われ、最終的に有効なモデルが作成されます。 PersonaNameクラスのコンストラクターには、FirstNameとLastNameが同時に必要です。これは、作成後、無効な状態にできないことを意味します。
そして、それぞれ連絡先クラス
public class Contact
{
public PersonalName Name { get; set; }
public EmailAdress EmailAddress { get; set; }
public PostalAddress PostalAddress { get; set; }
}
この場合、同じ問題が発生し、Contactクラスのオブジェクトが無効な状態になっている可能性があります。私はそれがEmailAddressを持っているかもしれないが、名前を持っていないことを意味します
var contact = new Contact { EmailAddress = new EmailAddress("[email protected]") };
それを修正して、PersonalName、EmailAddress、PostalAddressを必要とするコンストラクターでContactクラスを作成しましょう。
public class Contact
{
public Contact(
PersonalName personalName,
EmailAddress emailAddress,
PostalAddress postalAddress
)
{
...
}
}
しかし、ここには別の問題があります。 PersonにEmailAdressしかなく、PostalAddressがない場合はどうなりますか？
そこで考えてみると、Contactクラスオブジェクトの有効な状態には3つの可能性があることがわかります。
- 連絡先にはメールアドレスのみがあります
- 連絡先には住所のみがあります
- 連絡先には、メールアドレスと住所の両方があります
ドメインモデルを書きましょう。最初は、上記のケースに対応する状態のContact Infoクラスを作成します。
public class ContactInfo
{
public ContactInfo(EmailAddress emailAddress) { ... }
public ContactInfo(PostalAddress postalAddress) { ... }
public ContactInfo(Tuple<EmailAddress,PostalAddress> emailAndPostalAddress) { ... }
}
連絡先クラス：
public class Contact
{
public Contact(
PersonalName personalName,
ContactInfo contactInfo
)
{
...
}
}
使ってみよう：
var contact = new Contact(
new PersonalName("James", "Bond"),
new ContactInfo(
new EmailAddress("[email protected]")
)
);
Console.WriteLine(contact.PersonalName()); // James Bond
Console.WriteLine(contact.ContactInfo().???) // here we have problem, because ContactInfo have three possible state and if we want print it we would write `if` cases
ContactInfoクラスにMatchメソッドを追加しましょう
public class ContactInfo
{
// constructor
public TResult Match<TResult>(
Func<EmailAddress,TResult> f1,
Func<PostalAddress,TResult> f2,
Func<Tuple<EmailAddress,PostalAddress>> f3
)
{
if (_emailAddress != null)
{
return f1(_emailAddress);
}
else if(_postalAddress != null)
{
...
}
...
}
}
連絡先クラスの状態はコンストラクターで制御され、可能な状態の1つのみを持つことができるため、matchメソッドではこのコードを記述できます。
毎回多くのコードを記述しないように、補助クラスを作成しましょう。
public abstract class Union<T1,T2,T3>
where T1 : class
where T2 : class
where T3 : class
{
private readonly T1 _t1;
private readonly T2 _t2;
private readonly T3 _t3;
public Union(T1 t1) { _t1 = t1; }
public Union(T2 t2) { _t2 = t2; }
public Union(T3 t3) { _t3 = t3; }
public TResult Match<TResult>(
Func<T1, TResult> f1,
Func<T2, TResult> f2,
Func<T3, TResult> f3
)
{
if (_t1 != null)
{
return f1(_t1);
}
else if (_t2 != null)
{
return f2(_t2);
}
else if (_t3 != null)
{
return f3(_t3);
}
throw new Exception("can't match");
}
}
デリゲートFunc、Actionで行われているように、いくつかのタイプに対して事前にそのようなクラスを持つことができます。 Unionクラスでは、4〜6個のジェネリック型パラメーターが完全になります。
ContactInfoクラスを書き換えましょう：
public sealed class ContactInfo : Union<
EmailAddress,
PostalAddress,
Tuple<EmaiAddress,PostalAddress>
>
{
public Contact(EmailAddress emailAddress) : base(emailAddress) { }
public Contact(PostalAddress postalAddress) : base(postalAddress) { }
public Contact(Tuple<EmaiAddress, PostalAddress> emailAndPostalAddress) : base(emailAndPostalAddress) { }
}
ここで、コンパイラーは少なくとも1つのコンストラクターのオーバーライドを要求します。残りのコンストラクタをオーバーライドすることを忘れると、別の状態でContactInfoクラスのオブジェクトを作成できません。これにより、マッチング中のランタイム例外から保護されます。
var contact = new Contact(
new PersonalName("James", "Bond"),
new ContactInfo(
new EmailAddress("[email protected]")
)
);
Console.WriteLine(contact.PersonalName()); // James Bond
Console
.WriteLine(
contact
.ContactInfo()
.Match(
(emailAddress) => emailAddress.Address,
(postalAddress) => postalAddress.City + " " postalAddress.Zip.ToString(),
(emailAndPostalAddress) => emailAndPostalAddress.Item1.Name + emailAndPostalAddress.Item2.City + " " emailAndPostalAddress.Item2.Zip.ToString()
)
);
それで全部です。楽しんでいただけましたか。
サイトからの例 F＃for fun and profit
Sasaライブラリ のいずれかのタイプに使用するように、疑似パターンマッチング関数をエクスポートできます。現在、ランタイムのオーバーヘッドがありますが、最終的にCIL分析を追加して、すべてのデリゲートをtrue caseステートメントにインライン化する予定です。