構造体(struct)の基本

struct は、複数の値をひとつにまとめて扱うための型だ。クラスと違い、変数に代入したり引数として渡したりすると、中身がまるごとコピーされる。

なぜ必要か

クラスのインスタンスは複数の場所から同じ実体を共有し、どこかで書き換えると他の場所にも影響する。座標や金額のように、共有はせず値そのものを渡したいだけのデータでは、この共有がかえって事故のもとになる。struct を使えば、代入や引数渡しのたびに自動でコピーが作られ、共有を気にせず値を扱える。

動かしてみる

var p1 = new Point(1, 2);
var p2 = p1;
p2.X = 100;

Console.WriteLine(p1.X);
Console.WriteLine(p2.X);

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public Point(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
}

1
100

p2 = p1 の時点で、p1 の値が丸ごと p2 にコピーされる。以降 p1 と p2 は別々の実体になるので、p2.X を書き換えても p1.X は 1 のままだ。もし Point をクラスで定義していたら、p1 と p2 は同じインスタンスを指すため、p2.X を変えると p1.X も 100 になっていた。

最低限の理解

• struct は値型（「参照型と値型の違い」で説明した、代入するたびに値そのものがコピーされる型）
• 座標・金額・IDのように、小さくて不変な値を表すのに向いている。フィールド数が少なければコピーの負担も小さい
• struct は他の struct やクラスを継承できないし、他から継承されることもない
• サイズが大きい、または内容を書き換えたい型はクラスにする。コピーの負担が増えるうえ、コピーのどちらを書き換えたつもりかで混乱しやすくなる

⚠️ プロパティ経由でstructのフィールドを直接書き換える

クラスのプロパティが返す struct に対して、そのフィールドを直接書き換えようとするとコンパイルエラーになる。プロパティの get が返すのは一時的なコピーであり、そのコピーを書き換えても呼び出し元には反映されないため、コンパイラが先に止める。

// NG: プロパティが返すのは一時的なコピーなので書き換えられない
var box = new Box { Position = new Point(0, 0) };
box.Position.X = 10;

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public Point(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
}

class Box
{
    public Point Position { get; set; }
}

error CS1612: 変数ではないため、'Box.Position' の戻り値を変更できません

// OK: 新しい値を丸ごと作り直して代入する
box.Position = new Point(10, box.Position.Y);

課題

自分の業務で扱う小さな値（金額、座標、IDなど）をひとつ選んで struct で定義する。変数に代入して片方の値を書き換え、もう片方が変わらないことを確認する。