[C#] 構造体とは？使い方やクラスとの違いも解説

今回は、C#の構造体の使い方やクラスとの違いについてご紹介します。

C#の構造体とは

構造体（struct）は値型として扱われ、インスタンスが代入や引数として渡される際に実体のコピーが行われます。

このため、同じ値を別の変数で扱う場合でも、片方を変更するともう片方に影響が及ぶことはありません。

メモリ上ではスタックに配置されることが多く、ガベージコレクション（GC）の対象になりにくい点も特徴です。

ただし、構造体自体が大きくなるとコピーコストが大きくなるため、使いどころを見極める必要があります。

クラスとの違い

クラス（class）が参照型として扱われるのに対し、構造体は値型として扱われます。

クラスの場合はインスタンスの実体ではなく参照をコピーするため、変数が同じオブジェクトを共有している状態です。

そのため、一方を変更すると他の変数にも変更内容が反映されます。

また、クラスは継承やポリモーフィズムが使えますが、構造体は継承ができずインターフェースの実装のみ可能です。

基本的な使い方

構造体は以下のポイントを押さえて定義することが多いです。

• 値型であるため、不変（immutable）設計が推奨
• 読み取り専用プロパティを使うと、誤った変更を防げる
• C# 10以降ではパラメータなしコンストラクタも定義可能
• 大きな構造体ではコピーコストの増大に注意

また、クラスと比較してメモリ配置やパフォーマンス特性が異なるため、用途に合わせて選択することが重要です。

実用的な具体例

次の例では、2次元座標を表す構造体とクラスを用いて違いを確認します。

このように、構造体はコピーが独立しているため、p2を変更してもp1には影響がありません。

クラスは同じインスタンスを共有するため、pc1とpc2のどちらを変更しても反映されることがわかります。

構造体を使用する際の注意点

構造体の利用はメリットがある一方で、いくつか注意点も存在します。

• コピーコスト：大きな構造体を頻繁にコピーするとパフォーマンス低下につながる
• 不変性の推奨：変更可能なフィールドがあると意図せぬバグが起こりやすい
• ボクシング：object型に変換するとボクシングが発生し、パフォーマンスに影響
• コンストラクタの制約：C#のバージョンによってはパラメータなしコンストラクタに注意が必要

まとめ

構造体とクラスは値型と参照型という大きな違いがあります。

用途に合わせた選択で、パフォーマンスやコードの可読性を向上させることができます。

継承の必要性やメモリ管理を考慮しながら、設計段階でどちらを使うか判断しましょう。