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Estaba trabajando en una aplicación en C# (aprendido sobre la marcha en mi puesto de trabajo, pero sin un conocimiento profundo del lenguaje) cuando me topé con algo que llamó mi atención: puedo realizar una comparación de un DateTime con un nulo mediante el operador de igualdad operator==, pero no mediante el operador is (Error CS0037).

La pregunta que me surgió inmediatamente es: ¿Por qué es esto posible? ¿Por qué puedo realizar tal comparación con un operador y con el otro no? ¿Es realmente necesaria dicha comprobación?

La duda no es si se puede comparar o no, sino por qué se puede de una manera y no de otra.

Después de investigar un poco, encontré una solución, que agrego como respuesta para quien le interese.

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Las clases en C# son tipos referencia, es decir, sus instancias (los objetos) son referencias (o punteros) a zonas de memoria montón, o heap, que contienen información en sus campos: valores u otras referencias. Además, como referencias que son, pueden compararse con la referencia nula (null), que viene a representar al objeto inválido, o el que todavía no ha sido creado (valor entero 0, puntero 0x0..0).

Por otro lado, las estructuras son tipos valor, es decir, no son referencias a zonas de memoria que contienen información, sino información en sí misma, sin el nivel de indirección de las referencias. Al declararlas (y usarlas), van a ocupar espacio en la pila, o stack.

Sabiendo esto, la respuesta corta es que no se puede comparar estructuras (struct) con la referencia nula (null) porque las estructuras no son referencias a valores, sino valores en sí mismos. Dicho de otro modo: no existen las estructuras nulas.

Ahora bien, C# permite declarar variables de tipos valor que aceptan nulos mediante los llamados tipos nulables, que son versiones genéricas de los tipos originales (o mejor dicho clases genéricas donde el tipo parametrizado es un tipo valor). Estos tipos nulables aceptan valores nulos, y sus variables se declaran añadiendo una interrogación tras el tipo valor de la variable (por ejemplo, int? es el tipo nulable correspondiente al tipo valor int). Y aunque en código lo escribamos de manera simplificada, la definición real de los nulables que podemos encontrar en la documentación es: Nullable<T> where T : struct, por lo que DateTime? equivale a Nullable<DateTime>.

En estas condiciones, sí podemos comparar un tipo valor con su correspondiente nulable, mediante el operador de igualdad (==), teniendo en cuenta que un tipo nulable nunca será igual a una variable de tipo valor si el nulable es nulo.

int enteroNormal = 3;
int? enteroNulableValor = 3;
int? enteroNulableNulo = null;

if (enteroNormal == enteroNulableValor) ;    // true
if (enteroNormal == enteroNulableNulo) ;     // false
if (3 == null) ;                             // false

Así, internamente, comparar un tipo valor con su correspondiente nulable es similar a lo siguiente:

Estructura estructura = new Estructura();
Estructura? nulable = /* ... */;

bool igualdad = nulable.HasValue && estructura == nulable.Value;

Como se observa, la condición de igualdad comprueba primero si el nulable tiene valor (lo que equivale a no ser nulo), y más tarde se aplica el operador de igualdad sobre el valor almacenado en el nulable, que es del tipo valor correspondiente, que en el ejemplo es de tipo Estructura.

Por tanto, comparar una estructura con un nulo implica la obligación de implementar el operador de igualdad en el tipo valor, es decir en el struct.

Así, una expresión como (estructura == null) se evalúa como falsa porque:

  • Primero se toma null como una variable de tipo Estructura?, la versión nulable de Estructura, es decir, Nullable<Estructura>.
  • Más tarde se realiza la comprobación arriba indicada.
  • Como el nulable es nulo, no tiene un valor de tipo Estructura, por lo que la expresión evalúa a falso sin aplicar el operador de igualdad re definido en Estructura, ya que && es un operador cortocircuito.

Ejemplo de código en sharplab.

Finalmente, la respuesta es sencilla: mediante el operador de igualdad, se está comparando la estructura DateTime con su respectivo nulable asignado a null, lo que siempre evalúa a falso. El compilador lo sabe, y realiza optimizaciones para no hacer dicha comprobación, por lo que no se genera código ejecutable para esa condición.

Ahora bien, el operador is realiza una comprobación de tipos primero, y al ser de tipos distintos (DateTime y DateTime?, o mejor dicho, Nullable<DateTime>), no permite ni siquiera que el programa compile.

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