Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
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C# 9.0 - (16) 제약 조건이 없는 형식 매개변수 주석(Unconstrained type parameter annotations)

C# 9.0 - (1) 대상으로 형식화된 new 식(Target-typed new expressions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12363

C# 9.0 - (2) localsinit 플래그 내보내기 무시(Suppress emitting localsinit flag)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12364

C# 9.0 - (3) 람다 메서드의 매개변수 무시(Lambda discard parameters)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12365

C# 9.0 - (4) 원시 크기 정수(Native ints)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12366

C# 9.0 - (5) 로컬 함수에 특성 지정 가능(Attributes on local functions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12372

C# 9.0 - (6) 함수 포인터(Function pointers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12374

C# 9.0 - (7) 패턴 일치 개선 사항(Pattern matching enhancements)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12383

C# 9.0 - (8) 정적 익명 함수 (static anonymous functions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12389

C# 9.0 - (9) 레코드 (Records)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12392

C# 9.0 - (10) 대상으로 형식화된 조건식(Target-typed conditional expressions)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12399

C# 9.0 - (11) 공변 반환 형식(Covariant return types)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12402

C# 9.0 - (12) foreach 루프에 대한 GetEnumerator 확장 메서드 지원(Extension GetEnumerator)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12403

C# 9.0 - (13) 모듈 이니셜라이저(Module initializers)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12404

C# 9.0 - (14) 부분 메서드에 대한 새로운 기능(New features for partial methods)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12405

C# 9.0 - (15) 최상위 문(Top-level statements)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12406

C# 9.0 - (16) 제약 조건이 없는 형식 매개변수 주석(Unconstrained type parameter annotations)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12423




"What's new in C# 9.0"에도,

What's new in C# 9.0
; https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/whats-new/csharp-9

"Language Feature Status"에도,

dotnet/roslyn - Language Feature Status C#
; https://github.com/dotnet/roslyn/blob/master/docs/Language%20Feature%20Status.md

없었는데 다음의 문서에만,

제약 조건이 없는 형식 매개변수 주석(Unconstrained type parameter annotations)
; https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/proposals/csharp-9.0/unconstrained-type-parameter-annotations

기습 추가된 기능이 있군요. ^^ 제목은 "제약 조건이 없는 형식 매개변수 주석(Unconstrained type parameter annotations)"인데, 여기서 "주석"이라고 하는 것은 C# 2.0에 추가되었던 "nulllable 형식"의 '?'를 의미합니다. 다들 아시겠지만, nullable 형식은 원래 C# 7.3 이전까지만 해도 값 형식의 경우에만 적용 가능했습니다.

{
    int? n = 5;
}

{
    // C# 7.3 이전 - 컴파일 오류
    string? txt = "test";
}

그러던 것이 C# 8.0의 "nullable 문맥"이 도입되면서 참조 형식도 #nullable 지시자에 따라 null일 수 있다는 표현을 위해 허용이 됩니다. 하지만 그래도 nullable 문맥이 아닐 때에는 컴파일 경고를 발생합니다.

// nullable 기본값 == disable
{
    // C# 8.0 이후 컴파일 경고
    // warning CS8632: The annotation for nullable reference types should only be used in code within a '#nullable' annotations context.
    string? txt = "test";
}

#nullable enable
{
    // nullable 문맥 내에서는 참조형의 '?' 표현은 경고 없이 허용
    string? txt = "test";
}
#nullable restore

반면, 형식 매개변수가 값 형식인지, 참조 형식인지 "제약이 없는 경우" 무조건 컴파일 오류를 발생시킵니다.

// C# 8.0 이하 - 컴파일 오류
// Error CS8627 A nullable type parameter must be known to be a value type or non-nullable reference type
static void CreateArray<T>(int n)
{
    var t = new T?[n];
}

게다가 참조 형식이라고 해도 nullable 문맥이 아니라면 (일반 코드에서는 경고가 발생했지만) 마찬가지로 컴파일 오류를 냅니다.

// C# 8.0 이하 - 컴파일 오류
// Error CS8627 A nullable type parameter must be known to be a value type or non-nullable reference type
static void CreateRefArray<T>(int n) where T : class
{
    var t = new T?[n];
}

즉, 제네릭 메서드 내에서 형식 매개변수에 '?'를 적용할 수 있는 것은 반드시 값 형식이거나 nullable 문맥이 적용된 환경에서의 참조 형식에 한해 허용됩니다.

static void CreateValueArray<T>(int n) where T : struct
{
    var t = new T?[n];
}

// C# 8.0 이하 - nullable 문맥이므로 정상 컴파일
#nullable enable
    static void CreateRefArray(int n) where T : class
    {
        var t = new T?[n];
    }
#nullable restore




C# 9.0부터, 형식 매개변수에 "제약을 생략"한 유형, 즉 "제약 조건이 없는" 유형을 지원합니다.

static void CreateArray<T>(int n)
{
    // C# 9.0 - nullable 문맥이 아닌 경우 컴파일 경고만 발생
    var t = new T?[n];
}

컴파일 경고에서 짐작하시겠지만, "제약 조건이 없는" 유형은 "where T : class" 제약을 생략한 것과 같습니다. 따라서, nullable 문맥에서 경고 없이 컴파일되는 것도 똑같습니다.

#nullable enable
static void CreateArray2<T>(int n)
{
    // C# 9.0 - nullable 문맥인 경우 경고 없이 컴파일
    var t = new T?[n];
}
#nullable restore

결국, 다음과 같이 정의하는 것은 가능하지만,

static void M<T>(T? value) where T : struct { }
static void M<T>(T? value) /* 생략한 경우, where T : class */ { }

아래와 같이 정의하면 중복 메서드를 정의했다는 컴파일 오류가 발생합니다.

static void M<T>(T? value) where T : class { }

// Error CS0111 Type 'Program' already defines a member called 'M' with the same parameter types
static void M<T>(T? value) { }




형식 매개변수에 "제약 조건이 없는" 유형이 추가되면서 발생하는 부수적인 문제가 있습니다. 우선 C# 8.0의 경우 nullable 타입의 형식 매개 변수에 대해 명시적으로 값 형식과 참조 형식 제약을 걸은 경우,

public class Base
{
    public virtual void M<T>(T? t) where T : struct { Console.WriteLine("Base.M.struct"); }
#nullable enable
    public virtual void M<T>(T? t) where T : class { Console.WriteLine("Base.M.class"); }
#nullable restore
}

이것을 자식 클래스에서 재정의할 때 그대로 재정의하는 것도 가능하지만,

public class Derived1 : Base
{
    public override void M<T>(T? t) where T : struct { Console.WriteLine("Derived.M.struct"); }
#nullable enable
    public override void M<T>(T? t) where T : class { Console.WriteLine("Derived.M.class"); }
#nullable restore
}

특별히 제약 조건 없이 재정의하는 메서드는 기본으로 값 형식의 제약 조건으로 연결을 했었습니다. (바로 이게 문제의 발단입니다.)

public class Derived : Base
{
    // 아무런 제약 조건을 명시하지 않았으면 "where T : struct"로 연결
    public override void M<T>(T? t) { Console.WriteLine("Derived.M.struct"); }
#nullable enable
    public override void M<T>(T? t) where T : class { Console.WriteLine("Derived.M.class"); }
#nullable restore
}

그런데, C# 9.0부터 제약 조건을 생략한 경우 "where T : class"와 같은 역할을 하기 때문에 이렇게 메서드를 정의하는 것이 가능해졌는데,

public class Base
{
    public virtual void M<T>(T? t) where T : struct { Console.WriteLine("Base.M.struct"); }
    public virtual void M<T>(T? t) { Console.WriteLine("Base.M.class"); }
}

기존 C# 8처럼 상속받은 클래스에서 제약 조건을 제거해 override하게 되면,

public class Derived: Base
{
    public override void M<T>(T? t) { Console.WriteLine("Derived.M.struct"); }
}

기존 규칙과의 호환을 위해 "where T : struct"로 지정됩니다. 하위 호환을 위해 매우 혼란스러운 상황을 만들어 버린 것입니다. 즉, 다른 경우에는 제약 조건이 없는 nullable 형식 매개변수는 "where T : class"와 같지만, 오직 상속받은 메서드에서 재정의할 때는 "where T : struct"로 동작하게 되는 것입니다.

어찌 되었든, 이렇게 되면 하위 클래스에서 상위 클래스의 "제약 조건 없는" 메서드를 재정의할 방법이 없어집니다. 이런 문제를 해결하기 위해 특별히 도입한 예약어가 default입니다. 즉, 하위 클래스에서 재정의한 경우 default 제약은 상위 클래스에 "제약 조건이 없는" 버전으로 매핑됩니다. 따라서, 다음과 같이 재정의하는 것이 가능합니다.

public class Derived : Base
{
    public override void M<T>(T? t) { Console.WriteLine("Derived.M.struct"); }
    public override void M<T>(T? t) where T : default { Console.WriteLine("Derived.M.class"); }
}

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 11/23/2020]

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