“开启类型”还有比这更好的选择吗?

问题描述 投票:301回答:28

看作C#无法打开一个Type(我收集的并不是作为特殊情况添加的,因为is-a关系意味着可能有多个不同的情况可能适用),是否有更好的方法来模拟切换类型?

void Foo(object o)
{
    if (o is A)
    {
        ((A)o).Hop();
    }
    else if (o is B)
    {
        ((B)o).Skip();
    }
    else
    {
        throw new ArgumentException("Unexpected type: " + o.GetType());
    }
}
c# switch-statement system.type
28个回答
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在C#中肯定缺少开启类型(更新:在C#7 / VS 2017中支持切换类型 - see Zachary Yates's answer below)。为了在没有大的if / else if / else语句的情况下执行此操作,您需要使用不同的结构。我写了一篇博客文章,详细介绍了如何构建TypeSwitch结构。

http://blogs.msdn.com/jaredpar/archive/2008/05/16/switching-on-types.aspx

简短版本:TypeSwitch旨在防止冗余转换,并提供类似于普通switch / case语句的语法。例如,这里是TypeSwitch对标准Windows窗体事件的操作

TypeSwitch.Do(
    sender,
    TypeSwitch.Case<Button>(() => textBox1.Text = "Hit a Button"),
    TypeSwitch.Case<CheckBox>(x => textBox1.Text = "Checkbox is " + x.Checked),
    TypeSwitch.Default(() => textBox1.Text = "Not sure what is hovered over"));

TypeSwitch的代码实际上非常小,可以很容易地放入您的项目中。

static class TypeSwitch {
    public class CaseInfo {
        public bool IsDefault { get; set; }
        public Type Target { get; set; }
        public Action<object> Action { get; set; }
    }

    public static void Do(object source, params CaseInfo[] cases) {
        var type = source.GetType();
        foreach (var entry in cases) {
            if (entry.IsDefault || entry.Target.IsAssignableFrom(type)) {
                entry.Action(source);
                break;
            }
        }
    }

    public static CaseInfo Case<T>(Action action) {
        return new CaseInfo() {
            Action = x => action(),
            Target = typeof(T)
        };
    }

    public static CaseInfo Case<T>(Action<T> action) {
        return new CaseInfo() {
            Action = (x) => action((T)x),
            Target = typeof(T)
        };
    }

    public static CaseInfo Default(Action action) {
        return new CaseInfo() {
            Action = x => action(),
            IsDefault = true
        };
    }
}

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鉴于继承有助于将对象识别为多种类型,我认为切换可能导致不明确的歧义。例如:

情况1

{
  string s = "a";
  if (s is string) Print("Foo");
  else if (s is object) Print("Bar");
}

案例2

{
  string s = "a";
  if (s is object) Print("Foo");
  else if (s is string) Print("Bar");
}

因为s是一个字符串和一个对象。我想当你写一个switch(foo)时,你希望foo匹配一个且只有一个case语句。通过打开类型,编写case语句的顺序可能会改变整个switch语句的结果。我认为这是错误的。

您可以考虑对“typeswitch”语句的类型进行编译器检查,检查枚举类型是否不相互继承。但这并不存在。

foo is Tfoo.GetType() == typeof(T)不一样!


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是的,感谢C#7这可以实现,这里是如何完成的(使用expression pattern):

        switch(o)
        {
            case A a:
                a.Hop();
                break;
            case B b:
                b.Skip();
                break;
            case C _: 
                return new ArgumentException("Type C will be supported in the next version");
            default:
                return new ArgumentException("Unexpected type: " + o.GetType());
        }

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我要么


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使用C#7和模式匹配。

        switch (foo.GetType())
        {
            case var type when type == typeof(Player):
                break;

            case var type when type == typeof(Address):
                break;

            case var type when type == typeof(Department):
                break;

            case var type when type == typeof(ContactType):
                break;

            default:
                break;
        }

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我在这里看了几个选项,反映了F#可以做什么。 F#对基于类型的切换有更好的支持(尽管我仍然坚持使用C#;-p)。你可能想看看herehere


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另一种方法是定义一个接口ITching,然后在这两个类中实现它是狙击手:

public interface IThing
{
    void Move();
}

public class ThingA : IThing
{
    public void Move()
    {
        Hop();
    }

    public void Hop(){  
        //Implementation of Hop 
    }

}

public class ThingA : IThing
{
    public void Move()
    {
        Skip();
    }

    public void Skip(){ 
        //Implementation of Skip    
    }

}

public class Foo
{
    static void Main(String[] args)
    {

    }

    private void Foo(IThing a)
    {
        a.Move();
    }
}

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在这种情况下,我通常会得到一个谓词和动作列表。这些方面的东西:

class Mine {
  static List<Func<object, bool>> predicates;
  static List<Action<object>> actions;

  static Mine() {
    AddAction<A>(o => o.Hop());
    AddAction<B>(o => o.Skip());
  }

  static void AddAction<T>(Action<T> action) {
    predicates.Add(o => o is T);
    actions.Add(o => action((T)o);
  }

  static void RunAction(object o) {
    for (int i=0; o < predicates.Count; i++) {
      if (predicates[i](o)) {
        actions[i](o);
        break;
      }
    }
  }

  void Foo(object o) {
    RunAction(o);
  }
}

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创建一个接口IFooable,然后让你的A和B类实现一个通用方法,然后调用你想要的相应方法:

interface IFooable
{
   public void Foo();
}

class A : IFooable
{
   //other methods ...

   public void Foo()
   {
      this.Hop();
   }
}

class B : IFooable
{
   //other methods ...

   public void Foo()
   {
      this.Skip();
   }
}

class ProcessingClass
{
public void Foo(object o)
{
   if (o == null)
      throw new NullRefferenceException("Null reference", "o");

   IFooable f = o as IFooable;
   if (f != null)
   {
       f.Foo();
   }
   else
   {
       throw new ArgumentException("Unexpected type: " + o.GetType());
   }
}
}

请注意,最好使用“as”而不是首先使用“is”进行检查,然后进行投射,这样就可以进行2次投射(昂贵)。


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您可以创建重载方法:

void Foo(A a) 
{ 
   a.Hop(); 
}

void Foo(B b) 
{ 
   b.Skip(); 
}

void Foo(object o) 
{ 
   throw new ArgumentException("Unexpected type: " + o.GetType()); 
}

并使用dynamic参数类型绕过静态类型检查:

Foo((dynamic)something);

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根据C#7.0规范,您可以声明一个范围在caseswitch中的局部变量:

object a = "Hello world";
switch (a)
{
    case string myString:
        // The variable 'a' is a string!
        break;
    case int myInt:
        // The variable 'a' is an int!
        break;
    case Foo myFoo:
        // The variable 'a' is of type Foo!
        break;
}

这是执行此类操作的最佳方式,因为它只涉及转换和堆栈推送操作,这是解释器可以在按位操作和boolean条件之后运行的最快操作。

将其与Dictionary<K, V>进行比较,这里的内存使用量要少得多:持有字典需要RAM中更多的空间,CPU需要更多的计算来创建两个数组(一个用于键,另一个用于值)并收集密钥的哈希码将值放到各自的键上。

所以,据我所知,如果您不想仅使用if-then-else块与is运算符,我不相信更快的方式可能存在如下:

object a = "Hello world";
if (a is string)
{
    // The variable 'a' is a string!
} else if (a is int)
{
    // The variable 'a' is an int!
} // etc.

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With C# 7,随Visual Studio 2017(版本15. *)一起提供,您可以在case语句中使用类型(模式匹配):

switch(shape)
{
    case Circle c:
        WriteLine($"circle with radius {c.Radius}");
        break;
    case Rectangle s when (s.Length == s.Height):
        WriteLine($"{s.Length} x {s.Height} square");
        break;
    case Rectangle r:
        WriteLine($"{r.Length} x {r.Height} rectangle");
        break;
    default:
        WriteLine("<unknown shape>");
        break;
    case null:
        throw new ArgumentNullException(nameof(shape));
}

使用C#6,您可以使用nameof() operator的switch语句(感谢@Joey Adams):

switch(o.GetType().Name) {
    case nameof(AType):
        break;
    case nameof(BType):
        break;
}

使用C#5及更早版本,您可以使用switch语句,但是您必须使用包含类型名称的魔术字符串...这不是特别重构友好的(感谢@nukefusion)

switch(o.GetType().Name) {
  case "AType":
    break;
}

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您正在寻找Discriminated Unions这是F#的语言功能,但您可以通过使用我制作的库来实现类似的效果,称为OneOf

https://github.com/mcintyre321/OneOf

switch(以及ifexceptions as control flow)相比的主要优势在于它是编译时安全的 - 没有默认处理程序或通过

void Foo(OneOf<A, B> o)
{
    o.Switch(
        a => a.Hop(),
        b => b.Skip()
    );
}

如果向o添加第三项,则会出现编译器错误,因为必须在switch调用中添加处理程序Func。

你也可以做一个返回值的.Match,而不是执行一个语句:

double Area(OneOf<Square, Circle> o)
{
    return o.Match(
        square => square.Length * square.Length,
        circle => Math.PI * circle.Radius * circle.Radius
    );
}

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我会创建一个接口,其中包含对您的开关有意义的名称和方法名称,让我们分别调用它们:IDoable告诉实现void Do()

public interface IDoable
{
    void Do();
}

public class A : IDoable
{
    public void Hop() 
    {
        // ...
    }

    public void Do()
    {
        Hop();
    }
}

public class B : IDoable
{
    public void Skip() 
    {
        // ...
    }

    public void Do()
    {
        Skip();
    }
}

并更改方法如下:

void Foo<T>(T obj)
    where T : IDoable
{
    // ...
    obj.Do();
    // ...
}

至少在编译时你是安全的,我怀疑在性能方面它比在运行时检查类型更好。


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我同意乔恩关于对课堂名称采取行动的问题。如果保留模式,则可能需要考虑使用“as”结构:

A a = o as A;
if (a != null) {
    a.Hop();
    return;
}
B b = o as B;
if (b != null) {
    b.Skip();
    return;
}
throw new ArgumentException("...");

区别在于当你使用patter if(foo是Bar){((Bar)foo).Action();你正在进行两次类型转换。现在也许编译器会优化,只做一次 - 但我不会指望它。


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正如Pablo所说,接口方法几乎总是正确的做法来处理这个问题。要真正利用switch,另一种方法是在类中使用自定义枚举来表示类型。

enum ObjectType { A, B, Default }

interface IIdentifiable
{
    ObjectType Type { get; };
}
class A : IIdentifiable
{
    public ObjectType Type { get { return ObjectType.A; } }
}

class B : IIdentifiable
{
    public ObjectType Type { get { return ObjectType.B; } }
}

void Foo(IIdentifiable o)
{
    switch (o.Type)
    {
        case ObjectType.A:
        case ObjectType.B:
        //......
    }
}

这也是在BCL中实现的。一个例子是MemberInfo.MemberTypes,另一个例子是原始类型的GetTypeCode,例如:

void Foo(object o)
{
    switch (Type.GetTypeCode(o.GetType())) // for IConvertible, just o.GetTypeCode()
    {
        case TypeCode.Int16:
        case TypeCode.Int32:
        //etc ......
    }
}

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这是一个替代答案,混合了JaredPar和VirtLink答案的贡献,具有以下约束:

  • 开关结构表现为一个功能,并接收功能作为案例的参数。
  • 确保它已正确构建,并且始终存在默认功能。
  • 它在第一次匹配后返回(对于JaredPar答案是真的,对于VirtLink答案不是这样)。

用法:

 var result = 
   TSwitch<string>
     .On(val)
     .Case((string x) => "is a string")
     .Case((long x) => "is a long")
     .Default(_ => "what is it?");

码:

public class TSwitch<TResult>
{
    class CaseInfo<T>
    {
        public Type Target { get; set; }
        public Func<object, T> Func { get; set; }
    }

    private object _source;
    private List<CaseInfo<TResult>> _cases;

    public static TSwitch<TResult> On(object source)
    {
        return new TSwitch<TResult> { 
            _source = source,
            _cases = new List<CaseInfo<TResult>>()
        };
    }

    public TResult Default(Func<object, TResult> defaultFunc)
    {
        var srcType = _source.GetType();
       foreach (var entry in _cases)
            if (entry.Target.IsAssignableFrom(srcType))
                return entry.Func(_source);

        return defaultFunc(_source);
    }

    public TSwitch<TResult> Case<TSource>(Func<TSource, TResult> func)
    {
        _cases.Add(new CaseInfo<TResult>
        {
            Func = x => func((TSource)x),
            Target = typeof(TSource)
        });
        return this;
    }
}

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是的 - 只需使用C#7中稍微奇怪命名的“模式匹配”来匹配类或结构:

IObject concrete1 = new ObjectImplementation1();
IObject concrete2 = new ObjectImplementation2();

switch (concrete1)
{
    case ObjectImplementation1 c1: return "type 1";         
    case ObjectImplementation2 c2: return "type 2";         
}

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我用

    public T Store<T>()
    {
        Type t = typeof(T);

        if (t == typeof(CategoryDataStore))
            return (T)DependencyService.Get<IDataStore<ItemCategory>>();
        else
            return default(T);
    }

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应该合作

案例类型_:

喜欢:

int i = 1;
bool b = true;
double d = 1.1;
object o = i; // whatever you want

switch (o)
{
    case int _:
        Answer.Content = "You got the int";
        break;
    case double _:
        Answer.Content = "You got the double";
        break;
    case bool _:
        Answer.Content = "You got the bool";
        break;
}

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如果你知道你期望的课程,但你仍然没有对象,你甚至可以这样做:

private string GetAcceptButtonText<T>() where T : BaseClass, new()
{
    switch (new T())
    {
        case BaseClassReview _: return "Review";
        case BaseClassValidate _: return "Validate";
        case BaseClassAcknowledge _: return "Acknowledge";
        default: return "Accept";
    }
}

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一种选择是从TypeAction(或其他一些代表)的字典。根据类型查找操作,然后执行它。我以前把它用于工厂。


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随着JaredPar's answer在我的脑后,I wrote是他的TypeSwitch类的变体,它使用类型推断获得更好的语法:

class A { string Name { get; } }
class B : A { string LongName { get; } }
class C : A { string FullName { get; } }
class X { public string ToString(IFormatProvider provider); }
class Y { public string GetIdentifier(); }

public string GetName(object value)
{
    string name = null;
    TypeSwitch.On(value)
        .Case((C x) => name = x.FullName)
        .Case((B x) => name = x.LongName)
        .Case((A x) => name = x.Name)
        .Case((X x) => name = x.ToString(CultureInfo.CurrentCulture))
        .Case((Y x) => name = x.GetIdentifier())
        .Default((x) => name = x.ToString());
    return name;
}

请注意,Case()方法的顺序很重要。


Get the full and commented code for my TypeSwitch class。这是一个工作缩写版本:

public static class TypeSwitch
{
    public static Switch<TSource> On<TSource>(TSource value)
    {
        return new Switch<TSource>(value);
    }

    public sealed class Switch<TSource>
    {
        private readonly TSource value;
        private bool handled = false;

        internal Switch(TSource value)
        {
            this.value = value;
        }

        public Switch<TSource> Case<TTarget>(Action<TTarget> action)
            where TTarget : TSource
        {
            if (!this.handled && this.value is TTarget)
            {
                action((TTarget) this.value);
                this.handled = true;
            }
            return this;
        }

        public void Default(Action<TSource> action)
        {
            if (!this.handled)
                action(this.value);
        }
    }
}

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创建一个超类(S)并使A和B继承它。然后在S上声明每个子类需要实现的抽象方法。

这样做“foo”方法也可以将其签名更改为Foo(S o),使其类型安全,并且您不需要抛出那个丑陋的异常。


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如果您使用的是C#4,则可以使用新的动态功能来实现一个有趣的替代方案。我并不是说这更好,事实上它似乎很可能会变慢,但它确实有一定的优雅。

class Thing
{

  void Foo(A a)
  {
     a.Hop();
  }

  void Foo(B b)
  {
     b.Skip();
  }

}

用法:

object aOrB = Get_AOrB();
Thing t = GetThing();
((dynamic)t).Foo(aorB);

这样做的原因是C#4动态方法调用在运行时而不是编译时解析了它的重载。我写了一些关于这个想法的更多信息quite recently。再说一次,我想重申一下这可能比其他所有建议都要糟糕,我只是把它作为一种好奇心来提供。


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你应该真的超载你的方法,而不是试图自己消除歧义。到目前为止,大多数答案都没有考虑到未来的子类,这可能会导致以后真正糟糕的维护问题。


7
投票

对于内置类型,您可以使用TypeCode枚举。请注意,GetType()有点慢,但在大多数情况下可能不相关。

switch (Type.GetTypeCode(someObject.GetType()))
{
    case TypeCode.Boolean:
        break;
    case TypeCode.Byte:
        break;
    case TypeCode.Char:
        break;
}

对于自定义类型,您可以创建自己的枚举,以及具有抽象属性或方法的接口或基类...

属性的抽象类实现

public enum FooTypes { FooFighter, AbbreviatedFool, Fubar, Fugu };
public abstract class Foo
{
    public abstract FooTypes FooType { get; }
}
public class FooFighter : Foo
{
    public override FooTypes FooType { get { return FooTypes.FooFighter; } }
}

抽象类的实现方法

public enum FooTypes { FooFighter, AbbreviatedFool, Fubar, Fugu };
public abstract class Foo
{
    public abstract FooTypes GetFooType();
}
public class FooFighter : Foo
{
    public override FooTypes GetFooType() { return FooTypes.FooFighter; }
}

属性的接口实现

public enum FooTypes { FooFighter, AbbreviatedFool, Fubar, Fugu };
public interface IFooType
{
    FooTypes FooType { get; }
}
public class FooFighter : IFooType
{
    public FooTypes FooType { get { return FooTypes.FooFighter; } }
}

接口实现方法

public enum FooTypes { FooFighter, AbbreviatedFool, Fubar, Fugu };
public interface IFooType
{
    FooTypes GetFooType();
}
public class FooFighter : IFooType
{
    public FooTypes GetFooType() { return FooTypes.FooFighter; }
}

我的一位同事刚刚告诉我这件事:这样做的好处是你可以将它用于任何类型的对象,而不仅仅是你定义的对象。它的缺点是更大更慢。

首先定义一个这样的静态类:

public static class TypeEnumerator
{
    public class TypeEnumeratorException : Exception
    {
        public Type unknownType { get; private set; }
        public TypeEnumeratorException(Type unknownType) : base()
        {
            this.unknownType = unknownType;
        }
    }
    public enum TypeEnumeratorTypes { _int, _string, _Foo, _TcpClient, };
    private static Dictionary<Type, TypeEnumeratorTypes> typeDict;
    static TypeEnumerator()
    {
        typeDict = new Dictionary<Type, TypeEnumeratorTypes>();
        typeDict[typeof(int)] = TypeEnumeratorTypes._int;
        typeDict[typeof(string)] = TypeEnumeratorTypes._string;
        typeDict[typeof(Foo)] = TypeEnumeratorTypes._Foo;
        typeDict[typeof(System.Net.Sockets.TcpClient)] = TypeEnumeratorTypes._TcpClient;
    }
    /// <summary>
    /// Throws NullReferenceException and TypeEnumeratorException</summary>
    /// <exception cref="System.NullReferenceException">NullReferenceException</exception>
    /// <exception cref="MyProject.TypeEnumerator.TypeEnumeratorException">TypeEnumeratorException</exception>
    public static TypeEnumeratorTypes EnumerateType(object theObject)
    {
        try
        {
            return typeDict[theObject.GetType()];
        }
        catch (KeyNotFoundException)
        {
            throw new TypeEnumeratorException(theObject.GetType());
        }
    }
}

然后你可以像这样使用它:

switch (TypeEnumerator.EnumerateType(someObject))
{
    case TypeEnumerator.TypeEnumeratorTypes._int:
        break;
    case TypeEnumerator.TypeEnumeratorTypes._string:
        break;
}

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我喜欢Virtlink的use of implicit typing使交换机更具可读性,但我不喜欢早期出局是不可能的,而且我们正在进行分配。让我们稍微调整一下。

public static class TypeSwitch
{
    public static void On<TV, T1>(TV value, Action<T1> action1)
        where T1 : TV
    {
        if (value is T1) action1((T1)value);
    }

    public static void On<TV, T1, T2>(TV value, Action<T1> action1, Action<T2> action2)
        where T1 : TV where T2 : TV
    {
        if (value is T1) action1((T1)value);
        else if (value is T2) action2((T2)value);
    }

    public static void On<TV, T1, T2, T3>(TV value, Action<T1> action1, Action<T2> action2, Action<T3> action3)
        where T1 : TV where T2 : TV where T3 : TV
    {
        if (value is T1) action1((T1)value);
        else if (value is T2) action2((T2)value);
        else if (value is T3) action3((T3)value);
    }

    // ... etc.
}

好吧,这让我的手指受伤。我们在T4中做到这一点:

<#@ template debug="false" hostSpecific="true" language="C#" #>
<#@ output extension=".cs" #>
<#@ Assembly Name="System.Core.dll" #>
<#@ import namespace="System.Linq" #> 
<#@ import namespace="System.IO" #> 
<#
    string GenWarning = "// THIS FILE IS GENERATED FROM " + Path.GetFileName(Host.TemplateFile) + " - ANY HAND EDITS WILL BE LOST!";
    const int MaxCases = 15;
#>
<#=GenWarning#>

using System;

public static class TypeSwitch
{
<# for(int icase = 1; icase <= MaxCases; ++icase) {
    var types = string.Join(", ", Enumerable.Range(1, icase).Select(i => "T" + i));
    var actions = string.Join(", ", Enumerable.Range(1, icase).Select(i => string.Format("Action<T{0}> action{0}", i)));
    var wheres = string.Join(" ", Enumerable.Range(1, icase).Select(i => string.Format("where T{0} : TV", i)));
#>
    <#=GenWarning#>

    public static void On<TV, <#=types#>>(TV value, <#=actions#>)
        <#=wheres#>
    {
        if (value is T1) action1((T1)value);
<# for(int i = 2; i <= icase; ++i) { #>
        else if (value is T<#=i#>) action<#=i#>((T<#=i#>)value);
<#}#>
    }

<#}#>
    <#=GenWarning#>
}

稍微调整Virtlink的示例:

TypeSwitch.On(operand,
    (C x) => name = x.FullName,
    (B x) => name = x.LongName,
    (A x) => name = x.Name,
    (X x) => name = x.ToString(CultureInfo.CurrentCulture),
    (Y x) => name = x.GetIdentifier(),
    (object x) => name = x.ToString());

可读且快速。现在,由于每个人都在指出他们的答案,并且考虑到这个问题的性质,顺序在类型匹配中很重要。因此:

  • 首先放置叶子类型,稍后放置基本类型。
  • 对于对等类型,首先放置更多可能的匹配以最大化perf。
  • 这意味着不需要特殊的默认情况。相反,只需使用lambda中最基本的类型,并将其放在最后。
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