如何在C#中模拟Sum/Product类型？ADT相关支持进展如何？

一、用通用基类与标记接口手动模拟 #

可以通过密封基类实现Sum类型的约束，配合标记接口来限定字段子集（模拟Product类型），对应你提到的TypeScript思路：

Sum类型（联合类型）实现 #

定义密封基类作为所有可能类型的父类，通过私有构造限制外部扩展：

public sealed class Shape
{
    private Shape() { } // 私有构造，仅内部子类可继承

    public sealed class Circle : Shape
    {
        public double Radius { get; }
        public Circle(double radius) => Radius = radius;
    }

    public sealed class Rectangle : Shape
    {
        public double Width { get; }
        public double Height { get; }
        public Rectangle(double width, double height)
        {
            Width = width;
            Height = height;
        }
    }
}

这里Shape就是一个Sum类型，它的实例只能是Circle或Rectangle。

用标记接口模拟Product类型（字段子集） #

通过标记接口配合模式匹配，实现基类字段的子集收缩：

public interface IHasArea { }

// 让子类实现标记接口
public sealed class Circle : Shape, IHasArea { /* 原有实现 */ }
public sealed class Rectangle : Shape, IHasArea { /* 原有实现 */ }

// 使用时通过接口缩小类型范围
public static double CalculateArea(IHasArea shape)
{
    return shape switch
    {
        Shape.Circle c => Math.PI * c.Radius * c.Radius,
        Shape.Rectangle r => r.Width * r.Height,
        _ => throw new ArgumentException("不支持的形状类型")
    };
}

IHasArea相当于Product类型的约束，仅包含具备面积属性的Shape子类。

二、C# 官方已有的相关支持 #

C# 9及后续版本已提供类似Java 17密封记录的特性，简化代数数据类型（ADT）的实现：

• 密封类/密封记录：C# 9引入的密封类和记录类型，配合模式匹配可原生实现Sum类型。例如用密封记录：

public abstract sealed record Shape
{
    public record Circle(double Radius) : Shape;
    public record Rectangle(double Width, double Height) : Shape;
}

密封记录强制所有子类必须在同一文件中定义，避免外部扩展，完美贴合Sum类型的约束。

• 模式匹配增强：C# 9+的switch表达式、类型模式等特性，可无缝处理密封类型，实现类型安全的分支逻辑，替代传统的类型转换。

三、近年C# 在ADT领域的进展与规划 #

微软一直在推进代数数据类型的原生支持，核心目标是**区分联合（Discriminated Unions）**特性：

• 该特性已纳入.NET官方路线图，计划提供语法层面的Sum类型支持，无需手动定义密封类/记录。预期语法示例：

// 假想的区分联合语法
public type Shape = Circle(double Radius) | Rectangle(double Width, double Height);

• 目前该特性处于提案与设计迭代阶段，相关讨论在.NET的官方代码仓库中持续进行，后续版本的C#大概率会正式引入原生区分联合，进一步简化ADT的实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tooster