Дмитpий Hecтepук

Блог о программировании — C#, F#, C++, архитектура, и многое другое

.NET-ный enum в стиле Rust

2 комментария

Как вы уже наверное знаете, у разных языков (C#, Java, Rust, …) понимание того что такое enum (перечисление) абсолютно разное. Иногда мне в C# хочется чтобы было как в Rust, да и в C++ тоже. Поэтому это рассказ про то, как сделать «хорошо» на примере C#.

Однородный тип

Давайте начнем. Например, чтобы писать

Color color = Color.Red;

нужно чтобы Color.Red имел тот же тип что и Color. То есть, если утрировать, можно и так написать:

public class Color
{
  private byte r, g, b, a;
  public Color(byte r, byte g, byte b, byte a)
  {
    this.r = r;
    this.g = g;
    this.b = b;
    this.a = a;
  }
  public static Color Red = new Color(255, 0, 0, 255);
}

Вопрос теперь только в том как генерить все это многообразие. В Rust ничего особо писать не надо, а в C#, как видите, нужно сделать очень много телодвижений. Но результат практически тот же.

Что-то мы потеряли, а что-то приобрели. Потеряли мы все Enum.GetValues(), т.е. возможность получить все предопределенные цвета. Как их вернуть? Ну наверное как-то вот так:

public static Color Red = new Color(255, 0, 0, 255);
public static Color Blue = new Color(0, 0, 255, 255);
public static Color[] Values = new[] {Red, Blue};

Что ещё продолбано? Ну, имена этих переменных. Ой! А вот это непросто будет сделать:

private BiDictionary<string, Color> colors = new BiDictionary<string, Color>
{
  ["Red"] = Red,
  ["Blue"] = Blue
};
public IEnumerable<string> Names => colors.Keys;
public IEnumerable<Color> Values => colors.Values;
public Color this[string name] => colors[name];
public string this[Color color] => colors.Reverse[color]; // возможно излишне?
private string ToStringImpl()
{
  return $"{nameof(r)}: {r}, {nameof(g)}: {g}, {nameof(b)}: {b}, {nameof(a)}: {a}";
}
public override string ToString()
{
  if (colors.Reverse.ContainsKey(this)) return colors.Reverse[this];
  return ToStringImpl();
}

BiDictionary как вы поняли – это словарь который работает в обе стороны, чтобы можно было быстро искать. Реализации подобного есть в тырнете, плюс самому на коленке написать тоже несложно.

Итак, всё ли мы реализовали? Да вроде да, можно использовать

Color red = Color.Red;
Color my = new Color(255, 0, 255, 0);

и вывод будет вот такой:

Red
r: 255, g: 0, b: 255, a: 0

Дискриминированное объединение

Пока все просто, давайте пример посложнее уже. Типичный пример вычисления со всякой неоднородной начинкой выглядит как-то так:

type IntOrBool =
  | Boolean of bool
  | Integer of int // это не раст, это F#

Ха! То есть смотрите, у вас есть два абсолютно разных типа, с разными данными, и они должны приводиться к некому типу IntOrBool. Первое что приходит в голову — это абстрактный класс вроде

public abstract class IntOrBool
{
  public int Tag => this is Integer ? 0 : 1;
  public bool IsInteger => this is Integer;
  public bool IsBoolean => this is Boolean;
  public static Boolean NewBoolean(bool value) => new Boolean(value);
  public static Integer NewInteger(int value) => new Integer(value);
}

Ну и соответственно каждый из наследников должен выглядеть как-то вот так:

public class Integer : IntOrBool
{
  public int Value { get; set; }
  public Integer(int value)
  {
    Value = value;
  }
  // делаем вид что мы int
  public static implicit operator Integer(int value)
  {
    return new Integer(value);
  }
  public static implicit operator int(Integer integer)
  {
    return integer.Value;
  }
}

Но дальше у нас те же проблемы что и ранее — как сделать ToString(), как вывести список всех возможных типов объединения? Мы точно знаем как это делает F# — он для этого использует атрибуты, и по сути поиск всех классов превращается в использование Reflection. Что уныло. А что если сделать вот так?

public static Type[] Cases = new[] {typeof(Boolean), typeof(Integer)};

В конечном счете, что мы теряем? Ладно, пора уже попробовать использовать все это в типичном (насколько это возможно для такого синтетического примера) сценарии:

IntOrBool foo = 0; // FAIL :(

Опа, уже нифига не работает. Хотели удобство а получилось не очень. Что, еще операторов? Пожалуйста

public static implicit operator IntOrBool(int value) => NewInteger(value);
public static implicit operator IntOrBool(bool value) => NewBoolean(value);

ок, теперь можно инициализировать, а можно ли проверять if-ом?

IntOrBool foo = 0;
if (foo is Integer bar)
{
  int i = bar;
  WriteLine(i);
}

Кривоватенько, но работает. foo is int bar конечно же писать нельзя. Ну и выборку по шаблону в стиле case Integer(i) пока тоже в C# не сделали.

Да, насчет ToString() — тут будет просто GetType().ToString() для кейсов у которых нет собственных данных. То есть будут порождаться типы даже там, где они не нужны. Для F# это как бы норма (в F# например, любой переданный оператор превращается в struct), но в C# это не очень хорошо, хотя опять же, ничего критичного.

Вообщем вот такой финт ушами, не дающий особых плющек, т.к. ко всему этому нужен умный switch и полноценный pattern matching. Да, и Deconstruct(), если вы его реализуете, не поможет для типов которые имеют один member. Сорри! ■

Advertisements

Written by Dmitri

14 апреля 2017 в 0:47

Опубликовано в C#

Tagged with

комментария 2

Subscribe to comments with RSS.

  1. тут место для картинки с троллейбусом

    не, серьезно, зачем?

    Podgorodnichenko Denis

    18 апреля 2017 at 11:53

    • Одна из причин — попытаться понять как это могут воткнуть в текущий .NET. Ведь добавление pattern matching (а оно должно появиться в C#8 или позже) — это ведь будет по сути синтаксический сахар, который будет реализовываться точно так же, как сейчас реализуется pattern matching в F#.

      Dmitri

      19 апреля 2017 at 2:10


Оставить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s

%d такие блоггеры, как: