Proposal Resmi Type Unions untuk C#

Ringkasan

Dokumen ini mengusulkan type union (atau discriminated union) di C#.

Motivasi

• Dalam pengembangan perangkat lunak, nilai yang disimpan dalam sebuah variabel tidak selalu harus berupa jenis yang sama.
• Misalnya, ketika definisi pelanggan dan pemasok hanya berbagi sebagian properti, mungkin perlu menjalankan operasi serupa terhadap kedua tipe tersebut.
• Hal ini bisa diselesaikan melalui pewarisan, tetapi tidak cocok untuk semua situasi.
• C# membutuhkan cara untuk menyimpan sejumlah terbatas tipe yang berbeda dalam variabel yang sama.
• Bahasa lain sudah menyediakan kemampuan seperti ini.

Solusi

• Cara yang paling tepat untuk mengimplementasikan union type di C# dapat dipandang sebagai hierarki yang menggunakan abstract base class.
• Namun, ada masalah seperti batasan hierarki dan ketidakmampuan mengekspresikan union dari tipe-tipe yang tidak saling terkait.
• Bisa jadi diperlukan beberapa jenis union, dan proposal ini mengelompokkannya ke dalam empat kategori.

Standar - Union Class

Deklarasi

• Union class dideklarasikan mirip dengan enum.
• Setiap anggota dapat memiliki variabel status.

Pembuatan

• Dibuat dengan menetapkan instance dari tipe anggota.

Penguraian

• Diuraikan melalui type test dan pattern matching.

Exhaustiveness

• Jika semua tipe anggota sudah dipertimbangkan dalam ekspresi atau pernyataan switch, kasus default tidak diperlukan.

Nullability

• Dapat menyertakan null dengan menggunakan notasi nullability standar.

Implementasi

• Union class diimplementasikan sebagai abstract record class.

Spesialisasi - Union Struct

Deklarasi

• Dideklarasikan mirip dengan union class, tetapi dengan penambahan keyword struct.

Pembuatan

• Dibuat dengan menetapkan instance dari tipe anggota.

Penguraian

• Diuraikan melalui type test dan pattern matching.

Exhaustiveness

• Jika semua tipe anggota sudah dipertimbangkan dalam ekspresi atau pernyataan switch, kasus default tidak diperlukan.

Nullability

• Dapat menyertakan null dengan menggunakan notasi nullability standar.

Nilai default

• Union struct dapat berada dalam keadaan tidak terdefinisi saat belum diberi nilai atau saat diberi nilai default.

Implementasi

• Union struct diimplementasikan sebagai struct, dan tipe anggotanya diimplementasikan sebagai nested record struct.

Sementara - Union Ad Hoc

Sintaks

• Union ad hoc direferensikan menggunakan sintaks pola or.

Penamaan

• Alias using tingkat file atau global dapat digunakan untuk memberi nama umum pada union ad hoc.

Pembuatan

• Dibuat dengan menetapkan instance dari tipe anggota.

Penguraian

• Diuraikan melalui type test dan pattern matching.

Exhaustiveness

• Jika semua tipe anggota sudah dipertimbangkan dalam ekspresi atau pernyataan switch, kasus default tidak diperlukan.

Nullability

• Dapat menyertakan null dengan menggunakan notasi nullability standar.

Interchangeability

• Union ad hoc dengan tipe anggota yang sama dapat saling dipertukarkan.

User-defined Union

• Dapat mendeklarasikan union type yang tidak bisa dinyatakan sebagai union class atau union struct.
• Hierarki dapat ditutup dengan menggunakan atribut Closed.
• Dapat diimplementasikan sebagai wrapper struct dengan menggunakan atribut Union.

Union Umum

Option

• Merupakan struct union yang merepresentasikan nilai yang mungkin ada atau mungkin tidak ada.

Result

• Merupakan struct union yang mengembalikan hasil sukses atau error dari sebuah fungsi.

Proposal Terkait

Hierarki tertutup

• Mendeklarasikan himpunan subtype tertutup pada abstract base type dengan menggunakan atribut Closed.

Nilai singleton

• Tipe dengan atribut singleton dapat digunakan sebagai nilai dalam konteks non-type.

Singkatan anggota bertingkat

• Dapat melakukan binding ke anggota statis atau nested type dari target type dengan menggunakan nama yang tidak terikat.

Ringkasan GN⁺

• Dokumen ini mengusulkan type union di C#, serta menyediakan cara untuk menyimpan beberapa tipe dalam satu variabel di berbagai situasi.
• Ini adalah upaya untuk menghadirkan kemampuan yang sudah disediakan oleh bahasa lain ke dalam C#.
• Hal ini dapat membantu pengembang meningkatkan keterbacaan dan kemudahan pemeliharaan kode.
• Contoh bahasa lain yang menyediakan kemampuan serupa adalah F#.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Sudah lama menggunakan discriminated union di F#, dan mengira C# juga memilikinya

  • Sedang menggunakan Java, dan merasa sulit kembali ke bahasa yang tidak memiliki ADT
  • Senang karena tidak perlu lagi meminta maaf atas kurangnya fitur utama di C#

• Istilah "type union" terasa asing

  • Terlihat mirip dengan tagged union di keluarga bahasa ML
  • Penasaran apakah pengembang C# memang cenderung membuat nama yang berbeda dari istilah yang sudah ada

• Sebagai pengembang C# lama, merasa use case usulan ini tidak jelas

  • Sepertinya bisa diimplementasikan dengan mendeklarasikan empty interface dan record class
  • Penasaran apakah ada sesuatu yang terlewat

• TypeScript memiliki type union

  • Terlihat mirip dengan discriminated union di F# atau Haskell
  • Discriminated union memiliki case constructor yang diberi nama

• Tanpa union yang mendukung pattern matching, pemrograman menjadi lebih sulit

  • Belum sepenuhnya memahami makna expression problem
  • Extension point melalui polimorfisme yang ada mungkin cocok untuk klien di masa depan
  • Untuk kode yang dimiliki tim, union yang mendukung pattern matching lebih cocok

• Pernah punya pengalaman dengan union C# yang menggunakan field offset

  • Alias nilai pointer/referensi dan nilai biasa dapat memicu undefined behavior
  • Union struct antara u64 dan objek mungkin memerlukan field terpisah sehingga bisa membuang 8 byte

• Menggunakan constructor privat dan paket nuget agar switch type tidak memerlukan case _

  • Mirip dengan versi desugared dari "union class" yang diusulkan
  • Bagus jika paket nuget menjadi tidak perlu dan ditambahkan syntactic sugar

• Tidak disebutkan bagaimana union struct menangani tearing saat dimodifikasi secara bersamaan

  • Tearing dapat menimbulkan masalah keamanan memori
  • Mungkin ada varian yang memiliki field integer dan field referensi pada offset yang sama