C# 7.2における構造体のパフォーマンス

C#コンパイラは、readonlyを伴ういくつかの条件下で、構造体の防衛的コピー（defensive copy）を生成する。この問題はよく知られ、文書化されているが、C# 7.2のいくつかの機能に関係しているため、見直す価値がある。inおよびref readonlyキーワードは問題の発生を高め、readonly構造体はその修正手段を提供する。

C#の構造体は、メモリ割当/解放のコストを避けようと、一般的に高性能を目的として使用される。ところが、それを制限する潜在的な落とし穴がある。C# 7.2では、非常によく発生するケースに対処するため、readonly構造体という改善機能が追加されている。

以下の場合、C#コンパイラは構造体のコピーを生成する。

•  structシグニチャがreadonlyでない場合
•  構造体変数にreadonly修飾子が付いている場合
•  メソッド（プロパティを含む）が呼び出される場合

public struct SomeStruct
{
	private int _x;

	public int X { get { return _x; } }
}

private readonly SomeStruct s = new SomeStruct(42);

s.X; // コンパイラは防衛的コピーを作成する。

xがin-パラメータ、ref readonlyローカル変数、readonly参照による値を返すメソッド呼び出しの結果などの場合、同じルールが当てはまる。

public void BadFunction(in SomeStruct s)
{
  s.X; // コンパイラは防衛的コピーを作成する。
}

C# 7.2では、構造体をreadonlyだと宣言できる機能が追加することで、防衛的コピーを避けるための解決策を提供している。readonlyだと宣言した構造体は、プロパティセッターを持つことができず、構造体メンバーへの代入が禁止される。

防衛的コピーの問題は、静的解析によって検出できる。ErrorProne.NETは、Java用の静的解析ツールErrorProneからインスピレーションを受けたものだ。その.NETポートはRoslynアナライザの集合体になっており、正確性と性能に重点を置いている。そのサブセットとして、構造体にフォーカスしたものがあり、Nugetパッケージで利用することができる。