第11章　値型と参照型

この章の目的

この章では、C# の型を理解するうえで重要な値型と 参照型 について学習します。

これまでに、次のような型を使ってきました。

int score = 80;
bool isPassed = true;
string employeeName = "山田二郎";

Employee employee = new Employee(1001, "山田二郎", "総務");

一見、どれも同じように「変数に値を入れている」ように見えます。しかし、C# では型によって 値の扱われ方 が異なります。

値型
  値そのものを変数が持つ

参照型
  オブジェクトの「場所」を変数が指し示す

この違いは、後のオブジェクト指向や DB 接続で重要になります。特に、データベースから取得したデータには NULL が混じることがあり、その NULL を C# 側でどう扱うかが課題になります。

この章で学ぶ内容:

構造体(struct)
列挙型(enum)
値型と参照型の違い
null とは何か
null許容型(int?、decimal? など)

この章でできるようになること

この章を終えると、次のことができるようになります。

値型と参照型の違いをおおまかに説明できる
構造体とは何かを説明できる
簡単な構造体を定義できる
列挙型とは何かを説明できる
列挙型を使って選択肢を分かりやすく表現できる
値型を別の変数に代入したときの動きを説明できる
参照型を別の変数に代入したときの動きを説明できる
メソッドに値型・参照型を渡したときの違いを説明できる
null が「参照先がない」状態を表すことを説明できる
null によるエラーを防ぐ書き方ができる
int? や decimal? のような null 許容値型を使える
DB の NULL と C# の null の関係をおおまかに説明できる

本章で使用する環境

項目	内容
開発環境	Visual Studio 2022
プロジェクト種類	コンソールアプリ
対象フレームワーク	.NET 8
ソリューション名	`Chapter11`
プロジェクト名	`Ch11_ValueReferenceNull`

csproj の Nullable は disable に変更してください

プロジェクト作成後、Ch11_ValueReferenceNull.csproj を開き、<Nullable>disable</Nullable> に変更してください。

詳しい手順は、第 1 章「1-1 プロジェクトを作成する」を参照してください。

作業前チェック

作業を始める前に、次の内容を確認してください。

int・double・bool・string を使える
クラス・プロパティ・コンストラクター・メソッドを書ける(第 7〜10 章)
if 文・switch 文で条件分岐できる
第 10 章の内容を Git に提出済みである

11-1　構造体

構造体とは

構造体(struct)は、種類の違うデータを 1 つにまとめて扱えるようにした 型です。たとえば「名前(string)」と「年齢(int)」のように、別々の型の値を 1 つのまとまりとして持てます。クラスと似ていますが、値型(代入すると値そのものがコピーされる)であることが大きな違いです。

実は、これまで使ってきた次の型も、すべて構造体の仲間です。

型	用途
`int`、`double`、`decimal`	数値
`bool`	真偽値
`char`	1 文字
`DateTime`	日付・時刻

int や bool のように 1 つの値だけを持つシンプルな構造体もあれば、DateTime のように複数のデータ(年・月・日・時・分・秒)をまとめた構造体もあります。つまり、皆さんはすでに構造体を毎日使っています。

自分で構造体を定義する

社員番号を「部門記号(string)」と「連番(int)」の 2 つで表す構造体を作ってみます。 型の違う 2 つのデータ(string と int)を 1 つにまとめている 点に注目してください。これが構造体らしい使い方です。

EmployeeId.cs:

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
struct EmployeeId
4
{
5
    public string Prefix { get; set; }   // 部門記号(例:EMP)
6
    public int Number { get; set; }       // 連番(例:1001)
7

8
    public EmployeeId(string prefix, int number)
9
    {
10
        Prefix = prefix;
11
        Number = number;
12
    }
13

14
    public string ToFullId()
15
    {
16
        return $"{Prefix}{Number}";
17
    }
18
}

Program.cs:

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        EmployeeId id = new EmployeeId("EMP", 1001);
8

9
        Console.WriteLine($"部門記号:{id.Prefix}");
10
        Console.WriteLine($"連番:{id.Number}");
11
        Console.WriteLine($"社員番号:{id.ToFullId()}");
12
    }
13
}

実行結果:

部門記号:EMP
連番:1001
社員番号:EMP1001

構造体は struct キーワードで定義します。Prefix(string)と Number(int)という 型の違うデータを 1 つにまとめ、ToFullId() のようなメソッドも持てます。プロパティ・コンストラクター・メソッドを持てる点はクラスと同じです。

構造体とクラスの主な違い

観点	構造体(`struct`)	クラス(`class`)
型の分類	値型	参照型
代入時	値そのものがコピーされる	参照(場所)がコピーされる
用途	小さな値のまとまり(座標、ID、日付など)	機能や状態を持つもの(社員、商品、注文など)

この章では、構造体は 「小さな値のまとまりを表す型」 くらいの理解で十分です。業務で自分から構造体を作る場面は多くありませんが、DateTime のような既製の構造体は頻繁に使います。

11-2　列挙型

列挙型とは

列挙型(enum)は、決まった選択肢を名前で表す ための型です。

たとえば、社員の在籍状態を文字列で管理すると、表記揺れが起きやすくなります。

string status1 = "在籍中";
string status2 = "在籍";       // ← 表記違い
string status3 = "在籍中 ";    // ← 末尾に空白

if (status == "在籍中") で判定するつもりが、別の表記が混ざってマッチしない、ということが起きます。 選択肢が決まっている 場合は、列挙型を使うと安全です。

EmployeeStatus 列挙型を作る

EmployeeStatus.cs:

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
enum EmployeeStatus
4
{
5
    Active,         // 在籍中
6
    Retired,        // 退職
7
    LeaveOfAbsence  // 休職中
8
}

Program.cs:

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        EmployeeStatus status = EmployeeStatus.Active;
8

9
        if (status == EmployeeStatus.Active)
10
        {
11
            Console.WriteLine("在籍中です。");
12
        }
13
        else
14
        {
15
            Console.WriteLine("在籍中ではありません。");
16
        }
17
    }
18
}

実行結果:

在籍中です。

EmployeeStatus.Active のように クラス名.値 の形でアクセスします。 Active・Retired・LeaveOfAbsence 以外の値を代入しようとするとコンパイルエラーになるため、決まった選択肢だけが扱われます。

switch 文との組み合わせ

列挙型は switch 文と相性がよいです。

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        EmployeeStatus status = EmployeeStatus.LeaveOfAbsence;
8

9
        switch (status)
10
        {
11
            case EmployeeStatus.Active:
12
                Console.WriteLine("在籍中です。");
13
                break;
14
            case EmployeeStatus.Retired:
15
                Console.WriteLine("退職しています。");
16
                break;
17
            case EmployeeStatus.LeaveOfAbsence:
18
                Console.WriteLine("休職中です。");
19
                break;
20
        }
21
    }
22
}

実行結果:

休職中です。

case の値も列挙型なので、入力ミスがあればコンパイル時に気付けます。

列挙型を表示すると英語名になる

列挙型の値をそのまま Console.WriteLine に渡すと、英語名 が出力されます。

Console.WriteLine(EmployeeStatus.Active);   // → Active

画面表示には日本語が必要なことが多いので、変換用のメソッドを用意します。たとえば Employee クラスに Status プロパティを持たせ、表示用文字列を返すメソッドを足します。

Employee.cs:

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
class Employee
4
{
5
    public int EmployeeId { get; set; }
6
    public string EmployeeName { get; set; }
7
    public EmployeeStatus Status { get; set; }
8

9
    public Employee(int employeeId, string employeeName, EmployeeStatus status)
10
    {
11
        EmployeeId = employeeId;
12
        EmployeeName = employeeName;
13
        Status = status;
14
    }
15

16
    public string GetStatusText()
17
    {
18
        switch (Status)
19
        {
20
            case EmployeeStatus.Active:
21
                return "在籍中";
22
            case EmployeeStatus.Retired:
23
                return "退職";
24
            case EmployeeStatus.LeaveOfAbsence:
25
                return "休職中";
26
            default:
27
                return "不明";
28
        }
29
    }
30
}

Program.cs:

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        Employee employee = new Employee(1001, "山田二郎", EmployeeStatus.Active);
8

9
        Console.WriteLine($"社員番号:{employee.EmployeeId}");
10
        Console.WriteLine($"氏名:{employee.EmployeeName}");
11
        Console.WriteLine($"状態:{employee.GetStatusText()}");
12
    }
13
}

実行結果:

社員番号:1001
氏名:山田二郎
状態:在籍中

11-3　値型と参照型の動きの違い

おおまかな分類

C# の型は、大きく次のように分けられます。

種類	代表例	値の扱い方
値型	`int`、`double`、`bool`、`DateTime`、構造体、列挙型	値そのものを変数が持つ
参照型	`string`、配列、クラス(自作含む)、`List<T>`	オブジェクトの場所を変数が指す

この違いは、変数を別の変数に代入したときに最もはっきり現れます。

補足:string は特別な参照型

string は参照型ですが、文字列を変更すると常に新しい文字列が作られるため、値型のように振る舞います。この章では深追いせず、「string は普段は値型のように扱えば OK」と覚えておきましょう。

値型の代入(int の場合)

int 型で代入の動きを確認します。

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        int numberA = 10;
8
        int numberB = numberA;     // numberA の値 10 をコピー
9

10
        numberA = 99;              // numberA だけ変更
11

12
        Console.WriteLine($"numberA:{numberA}");
13
        Console.WriteLine($"numberB:{numberB}");
14
    }
15
}

実行結果:

numberA:99
numberB:10

int numberB = numberA; の時点で 値 10 がコピー されます。その後 numberA を変更しても、numberB には影響しません。

numberA = 10  →  numberB = 10  (10 をコピー)
numberA = 99  →  numberB = 10  (独立しているのでそのまま)

参照型の代入(クラスの場合)

同じことをクラスで試します。

Employee.cs(シンプル版):

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
class Employee
4
{
5
    public int EmployeeId { get; set; }
6
    public string EmployeeName { get; set; }
7

8
    public Employee(int employeeId, string employeeName)
9
    {
10
        EmployeeId = employeeId;
11
        EmployeeName = employeeName;
12
    }
13
}

Program.cs:

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        Employee employeeA = new Employee(1001, "山田二郎");
8
        Employee employeeB = employeeA;   // 同じオブジェクトを共有
9

10
        employeeA.EmployeeName = "佐藤昭夫";
11

12
        Console.WriteLine($"employeeA:{employeeA.EmployeeName}");
13
        Console.WriteLine($"employeeB:{employeeB.EmployeeName}");
14
    }
15
}

実行結果:

employeeA:佐藤昭夫
employeeB:佐藤昭夫

Employee employeeB = employeeA; では、オブジェクトの コピー ではなく、オブジェクトの 場所(参照) がコピーされます。つまり、employeeA と employeeB は 同じ 1 つのオブジェクト を別の名前で見ている状態です。

矢印は 「変数が指している先」 を表します
employeeA と employeeB の 2 本の矢印が 同じ 1 つのオブジェクト に向いている状態です
どちらの変数経由でも、同じオブジェクトに変更を加えることになります(=だから片方を変えるともう片方にも見える)

別々のオブジェクトにしたいときは new

別のオブジェクトとして扱いたい場合は、それぞれ new します。

Employee employeeA = new Employee(1001, "山田二郎");
Employee employeeB = new Employee(1001, "山田二郎");   // 別オブジェクト

employeeA.EmployeeName = "佐藤昭夫";

Console.WriteLine($"employeeA:{employeeA.EmployeeName}");
Console.WriteLine($"employeeB:{employeeB.EmployeeName}");

実行結果:

employeeA:佐藤昭夫
employeeB:山田二郎

中身が同じ値でも、new で別々に作ったオブジェクトは別物です。

メソッドに値型を渡す

値型をメソッドに渡したときも、値はコピーされます。

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        int number = 10;
8

9
        ChangeNumber(number);
10

11
        Console.WriteLine(number);
12
    }
13

14
    static void ChangeNumber(int value)
15
    {
16
        value = 99;
17
    }
18
}

実行結果:

メソッド内で value = 99; としても、呼び出し元の number には影響しません。

メソッドに参照型を渡す

一方、参照型では呼び出し元のオブジェクトに 影響します。

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        Employee employee = new Employee(1001, "山田二郎");
8

9
        ChangeEmployeeName(employee);
10

11
        Console.WriteLine(employee.EmployeeName);
12
    }
13

14
    static void ChangeEmployeeName(Employee target)
15
    {
16
        target.EmployeeName = "佐藤昭夫";
17
    }
18
}

実行結果:

佐藤昭夫

target と employee は同じオブジェクトを指しているため、target.EmployeeName を変えると、呼び出し元の employee.EmployeeName も変わって見えます。

値型と参照型の整理

観点	値型	参照型
代表例	`int`、`bool`、`DateTime`、構造体	クラス、配列、`List<T>`
代入で何がコピーされる?	値そのもの	参照(場所)
別の変数への変更の影響	影響しない	同じオブジェクトを指していれば影響する
メソッド呼び出し時の挙動	値がコピーされて渡される	参照がコピーされて渡される(中身は共有)
`null` を入れられる?	通常入れられない	入れられる

11-4　参照先がないことを表す null

null とは

null は、参照型の変数が 何のオブジェクトも指していない 状態を表す特別な値です。

Employee employee = null;

employee という変数はありますが、まだ具体的な Employee オブジェクトを指していません。

null の変数を使うとエラーになる

次のコードは 実行時に エラーになります。

Employee employee = null;

Console.WriteLine(employee.EmployeeName);   // ← 実行時エラー

employee は何も指していないので、.EmployeeName を取り出そうとしても対象が存在しません。このエラーは NullReferenceException という名前で、C# でもっともよく遭遇するエラーの 1 つです。

employee がオブジェクトを指していない
    ↓
employee.EmployeeName を取ろうとする
    ↓
そもそも EmployeeName を持つ「もの」がない
    ↓
NullReferenceException

null かどうか確認してから使う

null の可能性がある変数は、使う前に if で確認します。

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        Employee employee = FindEmployee(9999);
8

9
        if (employee == null)
10
        {
11
            Console.WriteLine("社員が見つかりませんでした。");
12
        }
13
        else
14
        {
15
            Console.WriteLine($"見つかりました:{employee.EmployeeName}");
16
        }
17
    }
18

19
    static Employee FindEmployee(int employeeId)
20
    {
21
        if (employeeId == 1001)
22
        {
23
            return new Employee(1001, "山田二郎");
24
        }
25

26
        return null;   // 見つからなかった場合
27
    }
28
}

実行結果:

社員が見つかりませんでした。

「検索結果がないこと」を null で表すのは、C# でよくあるパターンです。

補足:null になり得るメソッドの目印

Nullable enable が有効なプロジェクトでは、null を返す可能性があるメソッドの戻り値を Employee? のように ? 付きで宣言します。本研修は Nullable disable のため ? は使いませんが、現場のコードで Employee? を見たら「null になるかもしれない」というサインだと読み取りましょう。

11-5　値型と null 許容型

値型には通常 null を入れられない

int や DateTime などの値型には、通常 null を代入できません。

int salary = null;          // ← コンパイルエラー
DateTime hireDate = null;   // ← コンパイルエラー

値型は「常に何らかの値を持つ」型だからです。

null 許容値型(int? など)

値型でも、? を付けると null を入れられる型 になります。

int? salary = null;
decimal? commission = null;
DateTime? hireDate = null;
bool? isManager = null;

これを null 許容値型 と呼びます。

通常の値型	null 許容値型
`int`	`int?`
`decimal`	`decimal?`
`DateTime`	`DateTime?`
`bool`	`bool?`

int? は内部的には「int の値、または『値なし』」のどちらかを保持する仕組みです。

int? を使う

1
namespace Ch11_ValueReferenceNull;
2

3
internal class Program
4
{
5
    static void Main(string[] args)
6
    {
7
        int? salary = null;
8

9
        if (salary == null)
10
        {
11
            Console.WriteLine("給与は未設定です。");
12
        }
13
        else
14
        {
15
            Console.WriteLine($"給与:{salary}円");
16
        }
17
    }
18
}

実行結果:

給与は未設定です。

int? を使うことで、値が決まっていない状態 を表現できます。

HasValue と Value

null 許容値型には、専用のプロパティがあります。

プロパティ	内容
`HasValue`	値があれば `true`、`null` なら `false`
`Value`	値を取り出す(`null` の状態で呼ぶとエラー)

int? salary = 500000;

if (salary.HasValue)
{
    Console.WriteLine($"給与:{salary.Value}円");
}
else
{
    Console.WriteLine("給与は未設定です。");
}

実行結果:

給与:500000円

注意:Value は null のときに呼ぶとエラー

salary.Value は、salary が null の状態で呼び出すと InvalidOperationException になります。必ず HasValue を確認してから使うか、== で null チェックしてから使ってください。

null 合体演算子 ??

?? を使うと、null だった場合の代わりの値 を簡潔に指定できます。

int? salary = null;

int displaySalary = salary ?? 0;

Console.WriteLine($"表示用給与:{displaySalary}円");

実行結果:

表示用給与:0円

salary ?? 0
    ↓
salary が null でなければ salary の値
salary が null なら 0

if 文と比べて短く書けます。

書き方	意味
`salary ?? 0`	`salary` が null なら 0、それ以外は `salary`
`userName ?? "ゲスト"`	`userName` が null なら “ゲスト”
`hireDate ?? DateTime.Today`	`hireDate` が null なら今日の日付

DB の NULL と C# の null

データベースでは、値が入っていないことを NULL で表します。 SQL 研修で扱った Oracle の employees テーブルでも、commission(歩合)が NULL の社員がいたはずです。第 16 章以降で扱う SQLServer のテーブルでも、email や salary のような列は NULL を持てるよう設計されています。

C# で DB のデータを受け取るとき、NULL になりうる列は null 許容値型 で受け取ります。

class Employee
{
    public int EmployeeId { get; set; }
    public string EmployeeName { get; set; }
    public int JobId { get; set; }
    public int? ManagerId { get; set; }       // ← NULL あり
    public DateTime HireDate { get; set; }
    public decimal Salary { get; set; }
    public decimal? Commission { get; set; }  // ← NULL あり
    public int DepartmentId { get; set; }
}

NULL の可能性がある列を int?・decimal?・DateTime? で表しておくと、SQL の NULL を C# の null として自然に受け取れます。詳しい使い方は、第 17 章「C# からデータベースを操作する」以降で扱います。

この章で覚えておきたいのは次のことです。

DB の NULL
  → C# では null として扱う

値型で null を持たせたい
  → int? や decimal? を使う

参照型はそのまま null を持てる
  → 使う前に null チェックする

よくあるつまずき

つまずき	原因	対応
構造体とクラスの違いが分からない	見た目が似ている	「構造体 = 値型、クラス = 参照型」
列挙型を使う意味が分からない	文字列でも書ける	決まった選択肢を安全に扱うために使う
値型代入の動きを間違える	値がコピーされる感覚がない	`int` の代入で確認する
参照型代入の動きを間違える	同じオブジェクトを指す感覚がない	`Employee` で `Name` を変えて確認する
メソッド内で値を変えたのに反映されない	値型はコピーが渡される	値型と参照型の違いを確認する
`null` の意味が分からない	空文字や 0 と混同している	`null` は「参照先がない」状態
`null` の変数を使ってエラーになる	オブジェクトがないのにプロパティを呼んでいる	`if (変数 == null)` で先に確認
`int salary = null;` がエラー	`int` は値型で通常 null を持てない	`int?` を使う
`salary.Value` でエラー	`null` のとき `Value` を呼んでいる	`HasValue` または `??` を先に確認
列挙型の表示が英語のまま	`Console.WriteLine(status)` は英語名を返す	変換メソッドで日本語に変える

学んだことチェック

ペア確認

研修の進め方によっては、隣の人またはチーム内で説明確認を行います。

次の内容を、自分の言葉で説明してください。

値型と参照型の違いは何ですか。
int numberB = numberA; のあと numberA を変更しても numberB が変わらないのはなぜですか。
Employee employeeB = employeeA; のあと employeeA.EmployeeName を変更すると、employeeB.EmployeeName も変わるのはなぜですか。
null とは何ですか。
int に null を入れたい場合、どう書きますか。
?? 演算子はどのようなときに使いますか。
DB の NULL を C# で扱うとき、どんな型を使いますか。

説明するときは、完全な答えでなくても構いません。自分の言葉で説明しようとすることが大切です。

演習課題

この章の演習課題に取り組みます。

本章では タイマー方式 を試験導入します。次の 3 段階で進めてください。

段階	時間	内容
① 準備	10 分(目安)	上の「ペア確認」と、これから取り組む課題(仕様)の読み込み。ペアや講師に質問してよい
② ソロ作業	25 分(タイマーで計測)	一人で課題に取り組む。タイマーが鳴ったら、完成・未完成にかかわらず作業を止めて提出する
③ チーム時間	講師が指定する発表開始時刻まで	チーム内でコードレビューを行い、発表者を決める。実装の続行も可。時間配分はチームで管理する

第 11 章の必須課題は 本文サンプルの動きを観察する型 が中心で重くはありませんが、別ファイルでクラス・構造体・列挙型を作る作業が課題ごとに発生します。ソロ作業は 25 分 をとっています。準備フェーズの終わりに講師が号令をかけ、そこからタイマーを開始します。 評価対象はタイマー時点で提出されたコードです(タイマー後に書き足した分は評価には含まれません)。 発表開始時刻は厳守 です。チーム時間中も、その時刻が来たら全員手を止めて発表に移ります。

演習の進め方の詳細は、付録A「演習の進め方」 を参照してください。

この章の演習の進め方

課題はソリューション Kadai11 の中に作成してください。 課題ごとに別のプロジェクトを作成 し、指定されたプロジェクト名を使います。

課題	必須/発展	プロジェクト名	作成する主なファイル
課題 11-1	必須	`Kd11_01_ValueAndReference`	`Program.cs`、`Employee.cs`
課題 11-2	必須	`Kd11_02_EmployeeStatusEnum`	`Program.cs`、`EmployeeStatus.cs`
課題 11-3	必須	`Kd11_03_FindEmployee`	`Program.cs`、`Employee.cs`
課題 11-4	発展	`Kd11_04_PeriodDays`	`Program.cs`、`Period.cs`
課題 11-5	発展	`Kd11_05_NullableSalary`	`Program.cs`
課題 11-6	発展	`Kd11_06_EmployeeWithNull`	`Program.cs`、`Employee.cs`

フォルダ構成は次のようになります。

Kadai11/                          ← 課題用ソリューションフォルダ
  Kadai11.sln
  Kd11_01_ValueAndReference/
  Kd11_02_EmployeeStatusEnum/
  Kd11_03_FindEmployee/
  Kd11_04_PeriodDays/
  Kd11_05_NullableSalary/
  Kd11_06_EmployeeWithNull/

補足:ソリューションに複数のプロジェクトを追加する方法

最初の課題で Kadai11 ソリューションと Kd11_01_ValueAndReference プロジェクトを同時に作成します。

2 つ目以降の課題は、ソリューションエクスプローラーで Kadai11 を右クリックし、追加 → 新しいプロジェクト から追加します。

演習の共通ルール

以下は、本章のすべての課題に共通する作業です。各課題の本文には繰り返し書きません。

作業	内容	参照
プロジェクト作成時の設定	「最上位レベルのステートメントを使用しない」にチェック	第 1 章 1-1
csproj の編集	`<Nullable>disable</Nullable>` に変更	第 1 章 1-1
`namespace` の書き方	ファイルスコープ形式(`namespace XXX;`)で書く	第 7 章冒頭
クラス・構造体・列挙型ファイルの追加	ソリューションエクスプローラーでプロジェクトを右クリック → 追加 → クラス	第 7 章 7-7
ファイルを保存して実行	`Ctrl + S` で保存 → `F5` で実行	第 1 章 1-2

特に 2 つ目以降のプロジェクト(Kd11_02_EmployeeStatusEnum など)も、新規追加するたびに csproj の Nullable を disable に変更する 必要があります。

クラスファイルを自動生成すると、ブロック形式の namespace プロジェクト名 { ... } で作られます(例:課題 11-1 なら namespace Kd11_01_ValueAndReference { ... })。本章でもファイルスコープ形式に統一するため、生成後に namespace Kd11_01_ValueAndReference; のように ; 形式に書き換えてください。同じプロジェクト内の Program.cs と他のクラス・構造体・列挙型ファイルの namespace は揃えます。

補足:構造体・列挙型ファイルの追加

Visual Studio の「追加 → クラス」テンプレートで作成すると、生成されるファイルは class で始まります。構造体・列挙型を作る場合は、生成後に class XXX の部分を struct XXX または enum XXX に書き換えてください。

提出ルール(タイマー方式)

25 分のタイマーが鳴ったら手を止め、git add → commit → push を行います。評価対象はタイマー時点のコミットのみです(タイマー後の追加は評価外)。
Chapter11 タイマー提出: <どこまで完成> / <詰まったポイント>
例:Chapter11 タイマー提出: 11-1〜11-2完成、11-3は途中 / null 返却の書き方で詰まった

サーバへコピー提出の場合

Git 不調で講師指示があれば、push の代わりに Kadai11 フォルダをサーバへコピーし、提出先に 提出メモ.txt を作成します(内容:どこまで完成 / 詰まったポイント)。

タイマー後のチーム時間

発表開始時刻まで、コードレビュー / 発表者選出 / 実装続行(任意・評価外)。時間配分はチームの判断、発表開始時刻は厳守。

必須課題

まずは、全員が必須課題に取り組んでください。

課題 11-1　値型と参照型の代入を確認する

値型と参照型の代入の違いを 1 つのプログラムで確認してください。

処理内容

int numberA = 10; を作成、int numberB = numberA; で代入、その後 numberA = 99; に変更
numberA と numberB の値を表示
Employee employeeA = new Employee(1001, "山田二郎"); を作成、Employee employeeB = employeeA; で代入、その後 employeeA.EmployeeName = "佐藤昭夫"; に変更
employeeA.EmployeeName と employeeB.EmployeeName の値を表示

Employee クラスのプロパティ:

プロパティ名	型
`EmployeeId`	`int`
`EmployeeName`	`string`

Employee.cs を別ファイルとして作成し、引数付きコンストラクターを用意してください。

実行結果例:

[値型]
numberA:99
numberB:10

[参照型]
employeeA:佐藤昭夫
employeeB:佐藤昭夫

条件:

値型と参照型で結果が異なることを実行で確認する
Employee クラスは別ファイル Employee.cs に書く

課題 11-2　EmployeeStatus 列挙型を使う

社員の在籍状態を表す列挙型を作成し、switch 文で日本語に変換して表示してください。

EmployeeStatus.cs:

enum EmployeeStatus
{
    Active,
    Retired,
    LeaveOfAbsence
}

Main メソッドの処理:

変数 EmployeeStatus status に 3 つの値を順番に代入する
それぞれについて switch 文で日本語表示する

実行結果例:

在籍中です。
退職しています。
休職中です。

条件:

enum を使う
switch 文を使う
3 つの状態すべてを試す

課題 11-3　null を返すメソッドと null チェック

社員を検索するメソッドを作成し、見つからなかった場合に null を返してください。

仕様

メソッド名:FindEmployee(int employeeId)
戻り値:Employee
社員番号 1001 のときだけ new Employee(1001, "山田二郎") を返す
それ以外のときは null を返す

Main メソッドの処理

FindEmployee(1001) と FindEmployee(9999) の両方を呼び出す
結果が null かどうかを if 文で確認し、見つかった場合は氏名を、見つからなかった場合は「社員が見つかりませんでした。」と表示する

実行結果例:

見つかりました:山田二郎
社員が見つかりませんでした。

条件:

Employee クラスは別ファイルに書く
FindEmployee メソッドは Program.cs に static メソッドとして定義してよい
戻り値を使う前に必ず null チェックする

発展課題

必須課題が終わった人は、発展課題に取り組んでください。発展課題からは、仕様だけが提示されます。実装方法は自分で考えてください。

課題 11-4　Period 構造体で勤続日数を計算する

期間を表す Period 構造体を自分で設計し、入社日から今日までの 勤続日数 を計算してください。

DateTime も C# 標準の構造体(=値型)です。本課題ではその DateTime を 2 つ束ねた、自作の構造体を作ります。

構造体仕様

ファイル名:Period.cs
構造体名:Period
プロパティ:
- Start (DateTime):開始日
- End (DateTime):終了日
コンストラクター:Period(DateTime start, DateTime end) で Start・End を初期化する
メソッド:GetDayCount() を作成し、End - Start の日数を int で返す
- ヒント:DateTime 同士の引き算は TimeSpan 型になり、.Days プロパティで日数を取り出せる

Main メソッドの処理

次の社員 2 名の入社日と今日 (DateTime.Today) から Period を 1 件ずつ作成
それぞれの勤続日数を表示

氏名	入社日
山田二郎	2001 年 4 月 1 日
佐々木明子	2010 年 10 月 1 日

実行結果例(日数は実行日によって変わります):

山田二郎の勤続日数:9183日
佐々木明子の勤続日数:5715日

条件:

struct を使う
DateTime のプロパティ・引き算・TimeSpan.Days を使う
構造体を別ファイル Period.cs に書く

課題 11-5　null 許容値型で給与・歩合を扱う

給与と歩合のうち、歩合は未設定(null)になり得るプログラムを作成してください。

Main メソッドの処理

次の 2 名分の社員情報を変数で表現する

氏名	salary (`int?`)	commission (`decimal?`)
山田二郎	500000	null
佐々木明子	800000	1200000m

1 名ずつ、給与と歩合を表示する
給与:HasValue で確認し、ある場合のみ表示
歩合:?? を使って null なら 0 を代わりに表示する

実行結果例:

山田二郎の給与:500000円
山田二郎の歩合:0円
佐々木明子の給与:800000円
佐々木明子の歩合:1200000円

条件:

int? と decimal? を使う
HasValue を使う
?? を使う

課題 11-6　DB 接続を想定した Employee クラス

第 16 章以降の DB 接続編で使うことを想定し、null 許容値型を含む Employee クラスを作成してください。

クラス仕様

ファイル名:Employee.cs
プロパティ:

プロパティ名	型	意味
`EmployeeId`	`int`	社員番号
`EmployeeName`	`string`	氏名
`HireDate`	`DateTime`	入社日
`Salary`	`decimal`	給与
`Commission`	`decimal?`	歩合(null あり)
`ManagerId`	`int?`	上司の社員番号(null あり)
`DepartmentId`	`int`	部署番号

引数付きコンストラクター(7 つの引数)を作成
PrintProfile メソッドを作成し、次の形式で表示する:
- 歩合や上司番号が null の場合は "未設定" と表示する

Main メソッドの処理

次の社員データで Employee を作成し、PrintProfile で表示する

new Employee(
    1001,
    "山田二郎",
    new DateTime(2001, 4, 1),
    500000m,
    null,          // 歩合なし
    null,          // 上司なし(社長)
    1)

実行結果例:

社員番号:1001
氏名:山田二郎
入社日:2001/04/01
給与:500000円
歩合:未設定
上司ID:未設定
部署ID:1

条件:

decimal? と int? を使う
?? または if 文で null を扱う
日付は yyyy/MM/dd 形式で表示する

提出前チェックリスト

Git への提出

タイマーが鳴ったら、第 11 章の課題プロジェクト群(Kadai11 ソリューション)をその場で Git に提出します。

git status
git add .
git commit -m "Chapter11 タイマー提出: <どこまで完成> / <詰まったポイント>"
git push

実行例:

git commit -m "Chapter11 タイマー提出: 11-1〜11-2完成、11-3は途中 / null 返却の書き方で詰まった"

Git の詳しい操作は 付録 C、コミットメッセージ形式とサーバコピー提出は本章冒頭「演習課題 > 提出ルール」を参照してください。

この章のまとめ

この章では、値型と参照型を学習しました。

構造体(struct)は値型、クラス(class)は参照型
int・bool・DateTime などは構造体(=値型)
列挙型(enum)は決まった選択肢を安全に扱うための型
値型は代入時に値そのものがコピーされる
参照型は代入時に参照先(場所)がコピーされ、複数の変数が同じオブジェクトを指すことがある
参照型の new は別のオブジェクトを作る
メソッドに渡したときも、値型は値、参照型は参照(場所)がコピーされる
null は「参照先がない」状態を表す
null の変数を使うと NullReferenceException になる
値型で null を扱いたいときは int?・decimal? などの null 許容値型を使う
HasValue・Value・?? で null 許容値型を扱える
DB の NULL は C# の null と対応し、int?・decimal? などで受け取る

次章の予告

次章では、List<T> と LINQ を学習します。

配列より柔軟に複数のデータを扱える List<T> を使い、さらに LINQ による検索・絞り込み・並び替えを学びます。後の DB 接続編では、複数件の社員情報を List<Employee> として扱うため、この章と次章の内容が土台になります。

第11章 値型と参照型

この章の目的

この章でできるようになること

本章で使用する環境

作業前チェック

11-1 構造体

構造体とは

自分で構造体を定義する

構造体とクラスの主な違い

11-2 列挙型

列挙型とは

EmployeeStatus 列挙型を作る

switch 文との組み合わせ

列挙型を表示すると英語名になる

11-3 値型と参照型の動きの違い

おおまかな分類

値型の代入(int の場合)

参照型の代入(クラスの場合)

別々のオブジェクトにしたいときは new

メソッドに値型を渡す

メソッドに参照型を渡す

値型と参照型の整理

11-4 参照先がないことを表す null

null とは

null の変数を使うとエラーになる

null かどうか確認してから使う

11-5 値型と null 許容型

値型には通常 null を入れられない

null 許容値型(int? など)

int? を使う

HasValue と Value

null 合体演算子 ??

DB の NULL と C# の null

よくあるつまずき

学んだことチェック

ペア確認

演習課題

この章の演習の進め方

演習の共通ルール

必須課題

課題 11-1 値型と参照型の代入を確認する

課題 11-2 EmployeeStatus 列挙型を使う

課題 11-3 null を返すメソッドと null チェック

発展課題

課題 11-4 Period 構造体で勤続日数を計算する

課題 11-5 null 許容値型で給与・歩合を扱う

課題 11-6 DB 接続を想定した Employee クラス

提出前チェックリスト

Git への提出

この章のまとめ

次章の予告

第11章　値型と参照型

11-1　構造体

11-2　列挙型

11-3　値型と参照型の動きの違い

11-4　参照先がないことを表す null

11-5　値型と null 許容型

課題 11-1　値型と参照型の代入を確認する

課題 11-2　EmployeeStatus 列挙型を使う

課題 11-3　null を返すメソッドと null チェック

課題 11-4　Period 構造体で勤続日数を計算する

課題 11-5　null 許容値型で給与・歩合を扱う

課題 11-6　DB 接続を想定した Employee クラス