O que exatamente é uma “Classe Especial”?

Depois de não conseguir obter algo como o seguinte para compilar:

public class Gen<T> where T : System.Array
{
}

com o erro

Uma restrição não pode ser uma classe especial `System.Array '

Comecei a me perguntar, o que exatamente é uma "aula especial"?

Muitas vezes as pessoas parecem obter o mesmo tipo de erro quando especificam System.Enumem uma restrição genérica. Eu tenho os mesmos resultados com System.Object, System.Delegate, System.MulticastDelegatee System.ValueTypetambém.

Existem mais deles? Não consigo encontrar nenhuma informação sobre "classes especiais" em C #.

Além disso, o que há de tão especial nessas classes que não podemos usá-las como uma restrição de tipo genérico?

Do código-fonte Roslyn, parece uma lista de tipos codificados:

switch (type.SpecialType)
{
    case SpecialType.System_Object:
    case SpecialType.System_ValueType:
    case SpecialType.System_Enum:
    case SpecialType.System_Delegate:
    case SpecialType.System_MulticastDelegate:
    case SpecialType.System_Array:
        // "Constraint cannot be special class '{0}'"
        Error(diagnostics, ErrorCode.ERR_SpecialTypeAsBound, syntax, type);
        return false;
}

Fonte: Binder_Constraints.cs IsValidConstraintType
Encontrei usando uma pesquisa do GitHub: "Uma restrição não pode ser uma classe especial"

Encontrei um comentário de Jon Skeet de 2008 sobre uma questão semelhante: Por que a System.Enumrestrição não é suportada.

Eu sei que isso é um pouco fora do assunto , mas ele perguntou a Eric Lippert (a equipe C #) sobre isso e eles deram esta resposta:

Primeiro, sua conjectura está correta; as restrições às restrições são em grande parte artefatos da linguagem, não tanto do CLR. (Se fizéssemos esses recursos, haveria algumas pequenas coisas que gostaríamos de mudar no CLR sobre como os tipos enumeráveis ​​são especificados, mas principalmente isso seria trabalho de linguagem.)

Em segundo lugar, eu pessoalmente adoraria ter restrições de delegação, restrições de enum e a capacidade de especificar restrições que são ilegais hoje porque o compilador está tentando salvá-lo de você mesmo. (Ou seja, tornar os tipos selados legais como restrições e assim por diante.)

No entanto, devido a restrições de programação, provavelmente não conseguiremos incluir esses recursos na próxima versão do idioma.

De acordo com o MSDN , é uma lista estática de classes:

Erro do compilador CS0702

A restrição não pode ser um 'identificador' de classe especial. Os seguintes tipos não podem ser usados ​​como restrições:

• System.Object
• System.Array
• System.Delegate
• System.Enum
• System.ValueType.

De acordo com a especificação de linguagem C # 4.0 (codificado: [10.1.5] restrições de parâmetro de tipo) diz duas coisas:

1] O tipo não deve ser objeto. Como todos os tipos derivam de objeto, tal restrição não teria efeito se fosse permitida.

2] Se T não tem restrições primárias ou restrições de parâmetro de tipo, sua classe base efetiva é objeto.

Ao definir uma classe genérica, você pode aplicar restrições aos tipos de tipos que o código do cliente pode usar para argumentos de tipo ao instanciar sua classe. Se o código do cliente tentar instanciar sua classe usando um tipo que não é permitido por uma restrição, o resultado será um erro em tempo de compilação. Essas restrições são chamadas de restrições. As restrições são especificadas usando a palavra-chave contextual where. Se você deseja restringir um tipo genérico a um tipo de referência, use: class.

public class Gen<T> where T : class
{
}

Isso proibirá que o tipo genérico seja um tipo de valor, como int ou uma estrutura etc.

Além disso, a restrição não pode ser um 'identificador' de classe especial. Os seguintes tipos não podem ser usados ​​como restrições:

• System.Object
• System.Array
• System.Delegate
• System.Enum
• System.ValueType.

Existem certas classes na Estrutura que efetivamente transmitem características especiais para todos os tipos derivados delas, mas não possuem essas características . O próprio CLR não impõe nenhuma proibição contra o uso dessas classes como restrições, mas os tipos genéricos restritos a elas não adquiririam as características não herdadas da mesma forma que os tipos concretos. Os criadores do C # decidiram que, como esse comportamento pode confundir algumas pessoas, e eles deixaram de ver qualquer utilidade nele, eles deveriam proibir essas restrições em vez de permitir que se comportassem como o fazem no CLR.

Se, por exemplo, alguém pudesse escrever void CopyArray<T>(T dest, T source, int start, int count):; seria possível passar deste sourcepara métodos que esperam um argumento do tipo System.Array; além disso, seria possível obter a validação em tempo de compilação de que deste sourceeram os tipos de array compatíveis, mas não seria capaz de acessar elementos do array usando o []operador.

A incapacidade de usar Arraycomo uma restrição é muito fácil de contornar, uma vez void CopyArray<T>(T[] dest, T[] source, int start, int count)que funcionará em quase todas as situações em que o método anterior funcionaria. No entanto, ele tem uma fraqueza: o método anterior funcionaria no cenário em que um ou ambos os argumentos fossem do tipo, System.Arrayao mesmo tempo que rejeitava casos em que os argumentos eram tipos de array incompatíveis; adicionar uma sobrecarga onde ambos os argumentos fossem do tipo System.Arrayfaria o código aceitar os casos adicionais que deveria aceitar, mas também faria com que ele aceitasse erroneamente os casos que não deveria.

Acho a decisão de proibir a maioria das restrições especiais cansativa. O único que teria significado semântico zero seria System.Object[já que se isso fosse legal como uma restrição, qualquer coisa iria satisfazê-lo]. System.ValueTypeprovavelmente não seria muito útil, uma vez que as referências de tipo ValueTypenão têm muito em comum com os tipos de valor, mas pode plausivelmente ter algum valor em casos envolvendo Reflexão. Ambos System.Enume System.Delegateteriam alguns usos reais, mas como os criadores do C # não pensaram neles, eles são proibidos sem um bom motivo.

O seguinte pode ser encontrado no CLR via C # 4ª edição:

Restrições Primárias

Um parâmetro de tipo pode especificar nenhuma restrição primária ou uma restrição primária. Uma restrição primária pode ser um tipo de referência que identifica uma classe que não é selada. Você não pode especificar um dos seguintes tipos de referência especial: System.Object , System.Array , System.Delegate , System.MulticastDelegate , System.ValueType , System.Enum ou System.Void . Ao especificar uma restrição de tipo de referência, você está prometendo ao compilador que um argumento de tipo especificado será do mesmo tipo ou de um tipo derivado do tipo de restrição.

Não creio que exista qualquer definição oficial de "classes especiais" / "tipos especiais".

Você pode pensar neles como tipos, que não podem ser usados ​​com a semântica de tipos "regulares":

• você não pode instanciá-los diretamente;
• você não pode herdar o tipo personalizado deles diretamente;
• há alguma mágica do compilador para trabalhar com eles (opcionalmente);
• o uso direto de suas instâncias pelo menos inúteis (opcionalmente; imagine, que você criou genérico acima, que código genérico você vai escrever?)

PS Eu adicionaria System.Voidà lista.