如何创建类型安全的数值类型？

Question

背景

假设我正在编写一个关于蛋糕的应用程序。
我需要存储蛋糕的重量（公斤）及其 FCR（糖霜/巧克力比率。我编的）。我可以将这些值存储为

float

。我看到的问题是我可以将重量（公斤）值分配给 FCR 字段。

C# 的类型系统可以防止此类错误。如果我创建一个

class WeightInKg

和一个

class FrostingChocolateRatio

，我将无法将其中一个分配给另一个。

问题

然后我需要再次实现所有数字运算符（

+ - * / > < ==

等）。这些实现起来已经很烦人了，因为它们只是

float

功能的包装。然而，由于这些结构都是基于 float 的

both

，所以所有这些包装器方法实际上都是相同的。对于所有其他此类基于

float

的类型来说，情况也是如此。

我尝试过/想过什么

• 良好的旧 OO 继承。

  abstract class FloatValue

  可以提供所有数值运算，但这些操作随后返回

  FloatValue

  类型而不是（类型安全）子类类型。我还觉得结构应该用于本质上是基本值的东西，并且结构不支持子类。
• 泛型。我目前正在使用这个； a

  struct Quantity<T>

  已执行所有数值运算。对于

  T

  ，我然后使用空的“标记类”，它仅用于识别某种类型的数量（例如

  FrostingChocolateRatio

  ）。这是可行的，但不断使用

  Quantity<WhatIReallyWant>

  会很尴尬，并且会在代码中产生更多的视觉混乱。

问题

这是否最接近我想要的，或者是否有更干净的方法在 C# 中拥有此类类型安全值？

添加

正如 PaulF 提到的，

FrostingChocolateRatio

不是一个理想的例子，因为比率的数学运算方式不同。然而，我今天已经没有创造力了；假设它与

WeightInKg

完全相同。
重点是，有几种不同类型的值的行为与

float

完全相同，但在一升中添加一厘米是没有意义的。

Answer 1

今天又一时兴起发现了这个，哇，六年了——同时有两件事发生了变化。

首先是我作为开发者的经历。当时，将相同的代码复制粘贴到几个不同的部分感觉“错误”。有一个数值，例如无法分割感觉不完整。
然而，从我目前的观点来看......我们并不是试图编写一个功能完整的数字库。我们需要对 2 或 3 种不同类型的值进行一些操作。在需要的地方复制粘贴代码绝对足够了，也是解决这个问题最省时的方法。

第二部分是技术方面。在 .NET Core 中，默认的 .NET 数字类型现在使用一长串接口，每个接口都描述了可能操作的一小部分。这是在这种情况下挑选和选择实际需要的零件的完美选择：

  public readonly struct UInt64 : 
    IComparable,
    IConvertible,
    ISpanFormattable,
    IFormattable,
    IComparable<ulong>,
    IEquatable<ulong>,
    IBinaryInteger<ulong>,
    IBinaryNumber<ulong>,
    IBitwiseOperators<ulong, ulong, ulong>,
    INumber<ulong>,
    IComparisonOperators<ulong, ulong, bool>,
    IEqualityOperators<ulong, ulong, bool>,
    IModulusOperators<ulong, ulong, ulong>,
    INumberBase<ulong>,
    IAdditionOperators<ulong, ulong, ulong>,
    IAdditiveIdentity<ulong, ulong>,
    IDecrementOperators<ulong>,
    IDivisionOperators<ulong, ulong, ulong>,
    IIncrementOperators<ulong>,
    IMultiplicativeIdentity<ulong, ulong>,
    IMultiplyOperators<ulong, ulong, ulong>,
    ISpanParsable<ulong>,
    IParsable<ulong>,
    ISubtractionOperators<ulong, ulong, ulong>,
    IUnaryPlusOperators<ulong, ulong>,
    IUnaryNegationOperators<ulong, ulong>,
    IUtf8SpanFormattable,
    IUtf8SpanParsable<ulong>,
    IShiftOperators<ulong, int, ulong>,
    IMinMaxValue<ulong>,
    IUnsignedNumber<ulong>,
    IBinaryIntegerParseAndFormatInfo<ulong>