Ответ на первую часть вопроса вам уже дали, вот ответ на вторую часть.
Генерики в C# могут иметь ограничения типа where T: C
для конкретного класса C
. Но вы не можете указывать ограничения типа «или» (хотя можно указывать ограничения типа «и»).
Почему сделано так? Дело в том, что компилятор не создаёт для каждого из типов генерик-параметра отдельный IL-код. Компилятор делает один и тот же IL-код для всех возможных значений T
. Из этого простого факта следует много всяческих следствий.
Допустим, у нас есть вызов метода f()
для переменной типа T
, как это будет скомпилировано? Компилятор не знает, как вызвать у произвольного типа метод f()
. Но если у вас есть ограничение where T : C
, и у класса C
есть метод f()
, то компилятор и вызовет этот самый метод базового класса.
Допустим, мы хотим разрешить ограничение типа «или» — то есть, базовых типов может быть несколько. Если у нас, например, для одного из возможных типов T
есть функция f()
, а для другого нету, какой IL-код можно скомпилировать для исходного текста new T().f()
? Даже если в обеих классах и есть метод f()
, то к какому базовому типу приводить, чтобы вызвать метод? Компилятор не знает этого заранее.
По этой причине смысла разрешать ограничения типа «или» нет.
Ещё одна возможность была бы, если бы числовые типы имели общий класс-предок, и операции были бы виртуальными функциями у этого типа. Но это невозможно по многим причинам.
Во-первых, арифметические операции (сложение, вычитание, ...) определяются как статические функции.
Во-вторых, структуры не могут участвовать в наследовании.
Ну и в третьих, даже если бы для сложения чисел было сделано исключение, и операции выражались бы виртуальными функциями, тогда их невозможно было бы эффективно выполнять. Вспомните: сложение выполняется за одну инструкцию процессора, а вот для для вызова виртуальной функции необходимо обращение через таблицу виртуальных методов. Язык не может предоставлять вам настолько неэффективную реализацию!
Впрочем, если потеря скорости для вас некритична, вы можете реализовать операции самостоятельно, написав классы-обёртки для числовых типов, и определив соответствующие операции вручную. Тут вам придётся решать другое множество вопросов: например, как выразить тот факт, что сумма чисел типа int
есть число типа int
, а не double
. (Возможно, вам пригодится интерфейс наподобие IAddable<T>
.)
Разработчики C# понимают вашу проблему. Покамест в языке не нашлось эффективного решения, а давать плохое решение разработчики языка не хотят. Но работа в нужном направлении идёт: в одной из следующих версий языка должны появиться typeclass'ы (под названием shapes), с которыми можно будет эффективно выразить нужные ограничения на generic-тип (например, наличие оператора сложения).