Полное руководство. С# 4.0

Для выхода из подобных ситуаций в C# предусмотрены ограниченные типы. Указывая параметр типа, можно наложить определенное ограничение на этот параметр. Этоделается с помощью оператора where при указании параметра типа:class имя_класса<параметр_типа> where параметр_типа : ограничения { // ...

где ограничения указываются списком через запятую.

В C# предусмотрен ряд ограничений на типы данных.

Ограничение на базовый класс, требующее наличия определенного базового класса в аргументе типа. Это ограничение накладывается указанием имени требуемого базового класса. Разновидностью этого ограничения является неприкрытое ограничение типа, при котором на базовый класс указывает параметр типа, а не конкретный тип. Благодаря этому устанавливается взаимосвязь между двумя параметрами типа.

Ограничение на интерфейс, требующее реализации одного или нескольких интерфейсов аргументом типа. Это ограничение накладывается указанием имени требуемого интерфейса.

Ограничение на конструктор, требующее предоставить конструктор без параметров в аргументе типа. Это ограничение накладывается с помощью оператора new().

Ограничение ссылочного типа, требующее указывать аргумент ссылочного типа с помощью оператора class.

Ограничение типа значения, требующее указывать аргумент типа значения с помощью оператора struct.

Среди всех этих ограничений чаще всего применяются ограничения на базовыйкласс и интерфейс, хотя все они важны в равной степени. Каждое из этих ограниченийрассматривается далее по порядку.Применение ограничения на базовый класс

Ограничение на базовый класс позволяет указывать базовый класс, который долженнаследоваться аргументом типа. Ограничение на базовый класс служит двум главнымцелям. Во-первых, оно позволяет использовать в обобщенном классе те члены базовогокласса, на которые указывает данное ограничение. Это дает, например, возможностьвызвать метод или обратиться к свойству базового класса. В отсутствие ограничения набазовый класс компилятору ничего не известно о типе членов, которые может иметьаргумент типа. Накладывая ограничение на базовый класс, вы тем самым даете компилятору знать, что все аргументы типа будут иметь члены, определенные в этом базовомклассе.

И во-вторых, ограничение на базовый класс гарантирует использование толькотех аргументов типа, которые поддерживают указанный базовый класс. Это означает, что для любого ограничения, накладываемого на базовый класс, аргумент типадолжен обозначать сам базовый класс или производный от него класс. Если же попытаться использовать аргумент типа, не соответствующий указанному базовомуклассу или не наследующий его, то в результате возникнет ошибка во время компиляции.

Ниже приведена общая форма наложения ограничения на базовый класс, в которой используется оператор where:where Т : имя_базового_класса

где T обозначает имя параметра типа, а имябазовогокласса — конкретное имяограничиваемого базового класса. Одновременно в этой форме ограничения можетбыть указан только один базовый класс.

В приведенном ниже простом примере демонстрируется механизм наложенияограничения на базовый класс.// Простой пример, демонстрирующий механизм наложения// ограничения на базовый класс.using System;class А { public void Hello() { Console.WriteLine("Hello"); }}// Класс В наследует класс А.class В : А { }// Класс С не наследует класс А.class С { }// В силу ограничения на базовый класс во всех аргументах типа,// передаваемых классу Test, должен присутствовать базовый класс А.class Test<T> where Т : А { Т obj; public Test(Т о) { obj = о; } public void SayHello() { // Метод Hello() вызывается, поскольку он объявлен в базовом классе А. obj.Hello(); }}class BaseClassConstraintDemo { static void Main() { A a = new A(); В b = new В(); С с = new С(); // Следующий код вполне допустим, поскольку класс А указан как базовый. Test<A> t1 = new Test<A>(a); t1.SayHello(); // Следующий код вполне допустим, поскольку класс В наследует от класса А. Test<B> t2 = new Test<B>(b); t2.SayHello(); // Следующий код недопустим, поскольку класс С не наследует от класса А. // Test<C> t3 = new Test<C>(c); // Ошибка! // t3.SayHello(); // Ошибка! }}

В данном примере кода класс А наследуется классом В, но не наследуется классомС. Обратите также внимание на то, что в классе А объявляется метод Hello(), а классTest объявляется как обобщенный следующим образом.class Test<T> where Т : А {

Оператор where в этом объявлении накладывает следующее ограничение: любойаргумент, указываемый для типа Т, должен иметь класс А в качестве базового.

А теперь обратите внимание на то, что в классе Test объявляется методSayHello(), как показано ниже.public void SayHello() { // Метод Hello() вызывается, поскольку он объявлен в базовом классе А. obj.Hello();}

Этот метод вызывает в свою очередь метод Hello() для объекта obj типа Т. Любопытно, что единственным основанием для вызова метода Hello() служит следующеетребование ограничения на базовый класс: любой аргумент типа, привязанный к типуТ, должен относиться к классу А или наследовать от класса А, в котором объявлен метод Hello(). Следовательно, любой допустимый тип Т будет также определять методHello(). Если бы данное ограничение на базовый класс не было наложено, то компилятору ничего не было бы известно о том, что метод Hello() может быть вызван дляобъекта типа Т. Убедитесь в этом сами, удалив оператор where из объявления обобщенного класса Test. В этом случае программа не подлежит компиляции, посколькутеперь метод Hello() неизвестен.

Помимо разрешения доступа к членам базового класса, ограничение на базовыйкласс гарантирует, что в качестве аргументов типа могут быть переданы только те типыданных, которые наследуют базовый класс. Именно поэтому приведенные ниже строки кода закомментированы.// Test<C> t3 = new Test<C>(c); // Ошибка!// t3.SayHello(); // Ошибка!

Класс С не наследует от класса А, и поэтому он не может использоваться в качествеаргумента типа при создании объекта типа Test. Убедитесь в этом сами, удалив символы комментария и попытавшись перекомпилировать этот код.

Прежде чем продолжить изложение дальше, рассмотрим вкратце два последствияналожения ограничения на базовый класс. Во-первых, это ограничение разрешает доступ к членам базового класса из обобщенного класса. И во-вторых, оно гарантируетдопустимость только тех аргументов типа, которые удовлетворяют данному ограничению, обеспечивая тем самым типовую безопасность.

В предыдущем примере показано, как накладывается ограничение на базовыйкласс, но из него не совсем ясно, зачем это вообще нужно. Для того чтобы особое значение ограничения на базовый класс стало понятнее, рассмотрим еще один, болеепрактический пример. Допустим, что требуется реализовать механизм управлениясписками телефонных номеров, чтобы пользоваться разными категориями таких списков, в частности отдельными списками для друзей, поставщиков, клиентов и т.д. Дляэтой цели можно сначала создать класс PhoneNumber, в котором будут храниться имяабонента и номер его телефона. Такой класс может иметь следующий вид.// Базовый класс, в котором хранятся имя абонента и номер его телефона.class PhoneNumber { public PhoneNumber(string n, string num) { Name = n; Number = num; } // Автоматически реализуемые свойства, в которых // хранятся имя абонента и номер его телефона. public string Number { get; set; } public string Name { get; set; }}

Далее создадим классы, наследующие класс PhoneNumber: Friend и Supplier.Эти классы приведены ниже.// Класс для телефонных номеров друзей.class Friend : PhoneNumber { public Friend(string n, string num, bool wk) : base(n, num) { IsWorkNumber = wk; } public bool IsWorkNumber { get; private set; } // ...}// Класс для телефонных номеров поставщиков.class Supplier : PhoneNumber { public Supplier(string n, string num) : base(n, num) { } // ...}

Обратите внимание на то, что в класс Friend введено свойство IsWorkNumber, возвращающее логическое значение true, если номер телефона является рабочим.