Restricciones de tipos de parámetros (Guía de programación de C#)

Artículo
08/10/2011

Cuando se define una clase genérica, se pueden aplicar restricciones a las clases de tipos que el código de cliente puede usar para argumentos de tipo cuando crea una instancia de la clase. Si el código de cliente intenta crear una instancia de la clase con un tipo que no está permitido por una restricción, el resultado es un error de compilación. Estas limitaciones se llaman restricciones. Las restricciones se especifican mediante la palabra clave contextual where. En la siguiente tabla se muestran los seis tipos de restricción:

Restricción	Descripción
where T: struct	El argumento de tipo debe ser un tipo de valor. Se puede especificar cualquier tipo de valor excepto Nullable. Para obtener más información, vea Utilizar tipos que aceptan valores NULL (Guía de programación de C#).
where T : class	El argumento de tipo debe ser un tipo de referencia; esto se aplica también a cualquier tipo de clase, interfaz, delegado o matriz.
where T : new()	El argumento de tipo debe tener un constructor público sin parámetros. Cuando se utiliza la restricción new() con otras restricciones, debe especificarse en último lugar.
where T : <nombre de clase base>	El argumento de tipo debe ser la clase base especificada, o bien debe derivarse de la misma.
where T: <nombre de interfaz>	El argumento de tipo debe ser o implementar la interfaz especificada. Se pueden especificar varias restricciones de interfaz. La interfaz con restricciones también puede ser genérica.
where T : U	El argumento de tipo proporcionado para T debe ser o derivar del argumento proporcionado para U.

Por qué utilizar restricciones

Si desea examinar un elemento en una lista genérica para determinar si es válido o compararlo con otro elemento, el compilador debe tener alguna garantía de que el operador o método que tiene que llamar será compatible con cualquier argumento de tipo que el código de cliente pudiera especificar. Esta garantía se obtiene al aplicar una o más restricciones a la definición de clase genérica. Por ejemplo, la restricción de clase base le indica al compilador que sólo los objetos de este tipo o derivados de éste se usarán como argumentos de tipo. Una vez que el compilador tiene esta garantía, puede permitir que se llame a los métodos de ese tipo en la clase genérica. Las restricciones se aplican mediante la palabra clave contextual where. En el siguiente ejemplo de código se muestra la funcionalidad que se puede agregar a la clase GenericList<T> (en Introducción a los genéricos (Guía de programación de C#)) mediante la aplicación de una restricción de clase base.

public class Employee
{
    private string name;
    private int id;

    public Employee(string s, int i)
    {
        name = s;
        id = i;
    }

    public string Name
    {
        get { return name; }
        set { name = value; }
    }

    public int ID
    {
        get { return id; }
        set { id = value; }
    }
}

public class GenericList<T> where T : Employee
{
    private class Node
    {
        private Node next;
        private T data;

        public Node(T t)
        {
            next = null;
            data = t;
        }

        public Node Next
        {
            get { return next; }
            set { next = value; }
        }

        public T Data
        {
            get { return data; }
            set { data = value; }
        }
    }

    private Node head;

    public GenericList() //constructor
    {
        head = null;
    }

    public void AddHead(T t)
    {
        Node n = new Node(t);
        n.Next = head;
        head = n;
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        Node current = head;

        while (current != null)
        {
            yield return current.Data;
            current = current.Next;
        }
    }

    public T FindFirstOccurrence(string s)
    {
        Node current = head;
        T t = null;

        while (current != null)
        {
            //The constraint enables access to the Name property.
            if (current.Data.Name == s)
            {
                t = current.Data;
                break;
            }
            else
            {
                current = current.Next;
            }
        }
        return t;
    }
}

La restricción permite a la clase genérica utilizar la propiedad Employee.Name, ya que está garantizado que todos los elementos de tipo T son un objeto Employee o un objeto que se hereda de Employee.

Se pueden aplicar varias restricciones al mismo parámetro de tipo y las propias restricciones pueden ser tipos genéricos, como se ve a continuación:

class EmployeeList<T> where T : Employee, IEmployee, System.IComparable<T>, new()
{
    // ...
}

Al restringir el parámetro de tipo, se aumenta el número de operaciones permitidas y el método llama a aquellas admitidas por el tipo de restricción y todos los tipos de su jerarquía de herencia. Por lo tanto, al diseñar clases o métodos genéricos, si se va a realizar cualquier operación en los miembros genéricos más allá de una simple asignación o se va a llamar a cualquier método que no está admitido por System.Object, será necesario aplicar restricciones al parámetro de tipo.

Al aplicar la restricción where T : class, evite utilizar los operadores != y == en el parámetro de tipo porque estos operadores sólo comprobarán la identidad de la referencia, pero no la igualdad de valores. Esto es aplicable aunque estos operadores se sobrecarguen en un tipo que se utiliza como argumento. El código siguiente ilustra este punto; el resultado es false aunque la clase String sobrecargue el operador ==.

public static void OpTest<T>(T s, T t) where T : class
{
    System.Console.WriteLine(s == t);
}
static void Main()
{
    string s1 = "target";
    System.Text.StringBuilder sb = new System.Text.StringBuilder("target");
    string s2 = sb.ToString();
    OpTest<string>(s1, s2);
}

La razón de este comportamiento es que, en tiempo de compilación, el compilador sabe que T es un tipo de referencia y que, por lo tanto, debe usar los operadores predeterminados que son válidos para todos los tipos de referencia. Si necesita probar la igualdad de valores, la forma recomendada es aplicar también la restricción where T : IComparable<T> e implementar esa interfaz en cualquier clase que se vaya a utilizar para construir la clase genérica.

Restringir varios parámetros

Pueden aplicar restricciones a varios parámetros, así como varias restricciones a un solo parámetro, como se muestra en el ejemplo siguiente:

class Base { }
class Test<T, U>
    where U : struct
    where T : Base, new() { }

Parámetros de tipo sin delimitar

Los parámetros de tipo que no tienen restricciones, como T en la clase pública SampleClass<T>{}, se denominan parámetros de tipo sin delimitar. Los parámetros de tipo sin delimitar tienen las siguientes reglas:

No se pueden utilizar los operadores != ni ==, porque no existe ninguna garantía de que el argumento de tipo concreto admitirá estos operadores.
Pueden convertirse a o desde System.Object, o bien convertirse explícitamente en cualquier tipo de interfaz.
Se pueden comparar con null. Si un parámetro sin delimitar se compara con null, la comparación siempre devolverá false si el argumento de tipo es un tipo de valor.

Parámetros de tipo como restricciones

El uso de un parámetro de tipo genérico como restricción es útil cuando una función de miembro con su propio parámetro de tipo tiene que restringir ese parámetro al parámetro del tipo que lo contiene, como se muestra en el siguiente ejemplo:

class List<T>
{
    void Add<U>(List<U> items) where U : T {/*...*/}
}

En el ejemplo anterior, T es una restricción de tipo en el contexto del método Add y un parámetro de tipo sin delimitar en el contexto de la clase List.

Los parámetros de tipo también se pueden usar como restricciones en las definiciones de clases genéricas. Tenga en cuenta que el parámetro de tipo debe declararse dentro de los corchetes angulares junto con cualquier otro parámetro de tipo:

//Type parameter V is used as a type constraint.
public class SampleClass<T, U, V> where T : V { }

La utilidad de los parámetros de tipo como restricciones con clases genéricas es muy limitada, porque el compilador no puede suponer nada acerca del parámetro de tipo excepto que se deriva de System.Object. Utilice los parámetros de tipo como restricciones en clases genéricas en escenarios en los que desee exigir una relación de herencia entre dos parámetros de tipo.