Visual Studio Users Community Japan 勉強会 #6 https://vsuc.connpass.com/event/192835/ にて登壇。 C# 9.0/.NET 5.0 世代の大まかな流れと、C# 9.0の主要な機能を紹介します。

1. C# 9.0
.NET 5.0
++C++;
岩永 信之

2. 今日話すこと
• .NET 5.0/C# 9.0世代の大まかな流れ
• C# 9.0の主要な機能紹介
全部は紹介できないので、全部知りたい人は
公式のLanguage Feature Status参照

3. .NET 5.0/C# 9.0世代の
大まかな流れ

4. .NET 5.0 (名称)
• 単に「.NET」になりました
• 略称もnet5.0
• .NET Standard 2.1と.NET Core 3.1両方の後続
• netstandard2.1, netcoreapp3.1ライブラリ参照可能
• .NET Frameworkは4.8が最終
• net5.0からは.NET Frameworkを指さなくなる
• Mono (Xamarin)は.NET Coreとライブラリを共通化
• TargetFrameworkを分ける必要がなくなった

5. .NET 5.0 (platform)
• 共通ライブラリを指して「net5.0」
• net5.0: プラットフォーム非依存な部分
• net5.0-windows : WPFとかWinFormsとか
• net5.0-android : 旧monodroid (予定)
• net5.0-ios : 旧Xamarin.iOS (予定)
• net5.0-ios14.0なライブラリを
net6.0-ios15.0なライブラリから参照可能

6. .NET 5.0 (年次リリース)
• 1年に1回、決まった時期(11月)にリリース
• 偶数バージョンだけ長期サポート(LTS)付き
• 奇数バージョンはGA (Generally Available)
• 「普通に使っても大丈夫だよ」くらいのニュアンス
• 偶数バージョンが出たらそっちに移ってほしい
今年(.NET 5.0)はGAの年

7. .NET 5.0 (多platform対応プラン)
• 共通ライブラリを指して「net5.0」
• net5.0: プラットフォーム非依存な部分
• net5.0-windows : WPFとかWinFormsとか
• net5.0-android : 旧monodroid (予定)
• net5.0-ios : 旧Xamarin.iOS (予定)
• net5.0-ios14.0なライブラリを
net6.0-ios15.0なライブラリから参照可能
これも段階的に改善予定
1. インストーラーでインストール済みのSDKのみ
• .NET 5時点で、Windowsのみ
• 旧Xamarinのものは .NET 6 予定
2. NuGetみたいな自動解決手段の提供

8. C# 9.0 (.NET 5世代の C#)
• C#も.NETと同じく年次リリース
• 1つの機能を数バージョンかけて改善していく
• 数バージョンかかる大きな機能
• Nullability解析
• null許容参照型
• Working with data
• パターン マッチング
• レコード型 C# 9.0で一番大きいのはこれ

9. C# 9.0 (.NET 5世代の C#)
• Xamarin統合※とかで用途が増えてる
• Interactive実行
• リフレクションが使いづらい環境での実行
• ネイティブ相互運用の機会が増えてる
※ 完全統合は.NET 6.0予定

10. Nullability解析
nullはコンパイル時にフロー解析して排除する

11. Nullability解析
• C# 8.0 (前バージョン)～
「nullはbillion dollar mistake」
• 参照型Tがnullを受け付けてしまうのはまずかった
• 今更nullをなくせない言語でも静的解析すべき
• T はnullを受け付けない
• T? にした時だけnullを受け付ける
• この手の解析は結構難しいので徐々に改善

12. Nullability解析
C# 8.0
(2019)
C# 9.0
(今ここ)
C# 10.0
(2021)
(候補)
・最初のリリース
・ MemberNotNull属性
・制約なしジェネリック T?
・ Task<T?>, IEnumerable<T?>の共変性

13. C# 9.0のnull解析: MemberNotNull
• MemberNotNull属性
class A
{
public string Name { get; }
}
非null型を初期化
していないので警告

14. C# 9.0のnull解析: MemberNotNull
• MemberNotNull属性
class A
{
public string Name { get; }
public A() => Name = "name";
}
コンストラクターで
初期化すれば警告消える

15. C# 9.0のnull解析: MemberNotNull
• MemberNotNull属性
class A
{
public string Name { get; private set; }
public A() => Init();
private void Init() => Name = "name";
}
初期化をコンストラクターから
メソッド抽出するとnull解析できなくなる
(Nameを初期化してないと警告が出る)

16. C# 9.0のnull解析: MemberNotNull
• MemberNotNull属性
class A
{
public string Name { get; private set; }
public A() => Init();
[MemberNotNull(nameof(Name))]
private void Init() => Name = "name";
}
Nameの非null初期化を保証
(Aに出ていた警告が消える)

17. C# 9.0のnull解析: 制約なしT?
• 制約なしT? (C# 8.0)
#nullable enable
class A<T>
{
public T? M() => default;
}
C# 8.0まで
制約なしのTに?は付けれない

18. C# 9.0のnull解析: 制約なしT?
• class制約T?
#nullable enable
class A<T> where T : class
{
public T? M() => default;
}
C# 8.0まででも
class(参照型)制約を付けるとOK
T?はnull許容参照型
(コンパイル時の静的解析)

19. C# 9.0のnull解析: 制約なしT?
• struct制約T?
#nullable enable
class A<T> where T : struct
{
public T? M() => default;
}
C# 8.0まででも
struct(値型)制約を付けるとOK
T?はnull許容値型
(Nullable<T>構造体の構文糖衣)

20. C# 9.0のnull解析: 制約なしT?
• 制約なしT? (C# 9.0)
#nullable enable
class A<T>
{
public T? M() => default;
}
C# 9.0でこれがOKに
ただ…

21. C# 9.0のnull解析: 制約なしT?
• 制約なしT? は「defaultable」
public T? M() => default;
戻り値はdefault
• 参照型 : null
• null許容値型 : null
• 非null値型 : 0
string? a = new A<string?>().M();
string? b = new A<string>().M();
int? c = new A<int?>().M();
int d = new A<int>().M();
参照型の時は
string → string?
非null値型の時は
int → int (0が返る)
これはnullが返る
要はLINQのFirstOrDefaultと同じ挙動

22. Working with data
データ中心のプログラミング

23. Working with data
• データが主役のプログラミング
class Point
{
public int X { get; }
public int Y { get; }
}
• 保存とか通信とかするとき
こういうpublicプロパティだ
け持つ型を多用
• immutableにしたい
• value semanticsを持ちたい

24. value semantics
• (参照型であっても)値で比較
• コピーを作って部分書き換え
var x = new Point(1, 2);
var y = new Point(1, 2);
Console.WriteLine(x == y); true
var x = new Point(1, 2);
var y = x with { X = 3 };
x は {X=1, Y=2} のまま変えない
新たに {X=3, Y=2} で y を作る

25. Working with dataのボイラープレート
• 真面目に書こうとすると煩雑
class Point
{
public int X { get; }
public int Y { get; }
public Point(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}
}
immutableにしたいとき、こ
の手のボイラープレート
コードが多い問題
この他にもEqualsとか
GetHashCodeとか
Deconstructとか
同じ名前を何か所も…

26. Working with dataのための言語機能
• 言語機能のサポートが欲しい
• パターン マッチングとかレコード型とかはこの一環
class Point
{
public int X { get; }
public int Y { get; }
}
record Point(int X, int Y);
• ボイラープレートコード削減
• 推奨する方式(immutable)を一
番短く書けるように

27. パターン マッチング
C# 8.0
(2019)
C# 9.0
(今ここ)
C# 10.0
(2021)
(候補)
・ 型パターン
・ 破棄(discard)
C# 7.0
(2017)
・ 再起パターン (位置、プロパティ)
・ パターンの組み合わせ (and, or, not, ())
・ 比較パターン (<, >, <=, >=)
・ listパターン ([])

28. C# 9.0で追加されるパターン
• 組み合わせ＆大小比較
int m(byte b)
{
if (b < 10) return 1;
else if (b >= 10 && b < 100) return 2;
else if (b >= 100) return 3;
else return -1;
}
これまでのコード

29. C# 9.0で追加されるパターン
• 組み合わせ＆大小比較
Visual Studioの自動リファクタリング

30. C# 9.0で追加されるパターン
• 組み合わせ＆大小比較(網羅チェックがかかる)
変化後
int m(byte b) => b switch
{
< 10 => 1,
>= 10 and < 100 => 2,
>= 100 => 3,
_ => -1
};
読みやすい・書きやすいか
というと微妙なものの…
ここをエラーにしてくれる
この3条件でbyteが取り
うる値を全部網羅してる
なので到達不能

31. パターン補足: not
• not null
x is not null
x is { }
x != null
一応、新パターン
一番「意味通り」なコードに
C# 8.0のプロパティ パターンで代用
プロパティ値取得前にnullチェックが挟まる
ユーザー定義 == があるときに意味が変わる
(ユーザー定義のやつが呼ばれる)
(not nullは常に参照比較)

32. パターン補足: not
• notと変数宣言
void m(object x)
{
if (x is not string s) return;
// else の側で s を使える
Console.WriteLine(s.Length);
}
notの後ろで変数宣言可能
(switchでは不可。if限定)

33. パターン補足: and
• and両辺の変数宣言はどちらもdefinite assigned
interface IA { int X { get; } }
interface IB { int Y { get; } }
int m(object x) => x switch
{
IA a and IB b => a.X * b.Y,
};
aもbも確実に初期化されてる保証あり
プロパティ アクセス可能

34. パターン補足: or
• orは一応、共通型判定を受ける
object m(object x) => x switch
{
(IEnumerable or ICollection) and var e => e.GetEnumerator(),
};
IEnumerableとICollectionの
共通型を一応調べてくれる
この場合、eはIEnumerable
(ただ、C#の「共通型」判定自体が
そんなに賢くないのでそんなに役立たない)

35. レコード型
C# 9.0
(今ここ)
C# 10.0
(2021)
(候補)
・最初のリリース
・ Discriminated Union
・ 値型レコード (record struct (仮))
record Point(int X, int Y);

36. record
• value semanticsを持つ参照型
record Point
{
public int X { get; }
public int Y { get; }
}
コンパイラー生成
bool Equals(Point other) => (X, Y) == (other.X, other.Y);
int GetHashCode() => HashCode.Combine(X, Y);
void Deconstruct(out int x, out int y) => (x, y) = (X, Y);
Clone, ToString, IEquatable<T>, ...
(デフォルトで)
publicなプロパティ
全部が関与

37. initプロパティ
• new、Clone直後だけ書き換え可能なプロパティ
record Point
{
public int X { get; init; }
public int Y { get; init; }
}
setの代わりに
initキーワード

38. initプロパティ
• new直後？
• 要するにオブジェクト初期化子
var p = new Point
{
X = 1,
Y = 2,
}
p.X = 1;
この行はOK
この行はエラー

39. initプロパティ
• new直後？
• 要するにオブジェクト初期化子
var p = new Point
{
X = 1,
Y = 2,
};
p.X = 1;
var p = new Point
p.X = 1;
p.Y = 2;
コンパイラー
による展開
展開結果は同じだけど
コンパイル時検査で
「初期化のみ」を保証

40. initプロパティ
• Clone直後？
• with式: Clone + 部分書き換え
var p1 = new Point
{
X = 1,
Y = 2,
}
var p2 = p1 with { X = 3 };
p1は(1, 2)のまま
p2は(3, 2)に

41. initプロパティ
• Clone直後？
• with式: Clone + 部分書き換え
var p2 = p1.Clone();
p2.X = 3;
var p2 = p1 with { X = 3 };
Clone直後だけ書き換え可能
(これもコンパイル時検査)
※
※ 実際には<Clone>$みたいな名前で生成されてて
with式以外からは呼べないようにしてある

42. プライマリ コンストラクター
• 型名直後に引数リスト
• public initプロパティとコンストラクターを生成
record Point(int X, int Y);
record Point
{
public int X { get; init; }
public int Y { get; init; }
public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
}

43. プライマリ コンストラクター
• 現状、record専用の構文
record Point(int X, int Y);
C# 9.0
class Point(int X, int Y) { }
C# 10.0
struct Point(int X, int Y) { }
• プロパティ生成まではしない
• メンバー初期化子で参照できる

44. recordの継承
• 継承可能
record Base;
record Derived : Base;

45. recordの継承
• 継承可能
• プライマリ コンストラクターもOK
record Base(int X);
record Derived(int X, int Y) : Base(X);
record Base(int X);
record Derived() : Base(1);

46. recordの継承
• 継承可能
• Union的な使い方
record Shape;
record Circle(float R) : Shape;
record Rect(float W, float H) : Shape;

47. 名前付きの型と匿名の型
• 名前の有無での差を減らしたい
匿名
(anonymous)
ソース型推論 ターゲット型推論
(target-typed new)
位置指定
(positional)
var x = (1, 2); var x = new T(1, 2); T x = new(1, 2);
名前指定
(nominal)
var x = new
{
X = 1,
Y = 2,
};
var x = new T
{
X = 1,
Y = 2,
};
T x = new()
{
X = 1,
Y = 2,
};
匿名型(C# 3.0)
タプル(C# 7.0) ターゲットからの型推論(C# 9.0)
オブジェクト初期化子(C# 3.0)
initプロパティ(C# 9.0)

48. target-typed new
• varと逆向きに型推論
• varが使えない場所と言えば…
class T
{
Dictionary<string, List<(int x, int y)[]> d = new();
}
多分これが一番よく使うと思います

49. discriminated union (C# 10.0予定)
• recordをdiscriminated union的にしたい
record Shape
{
Circle(float R);
Rect(float W, float H);
}
float Area(Shape s) => s switch
{
Circle c => c.R * c.R * MathF.PI,
Rect r => r.W * r.H,
};
※ 多分、別キーワードか
追加修飾子が必要
(これ自体はC# 9.0でも書ける)
「CircleとRectしかない」(網羅性)
の判定が9.0だとできない

50. 用途の増加

51. 用途の増加: Interactive
• Interactive実行
• C#入門記事に埋め込んだコードをその場で実行
• Jupyter Notebookみたいな使い方したい
1行1行入力して、
すぐに計算結果を見たい

52. 用途の増加: Interactive
• Interactive実行
• C#入門記事に埋め込んだコードをその場で実行
今、C#公式チュートリアルがそうなって
る

53. 用途の増加: Interactive
• Interactive実行
• Jupyter Notebookみたいな使い方したい
.NET Interactive Notebooks
(Visual Studio Codeで書いて
ipynb形式で保存可能)

54. 通常C#とinteractive C#
• Interactive専用構文がいくつかあり(C# 6.0以降)
• C# 9.0で通常C#とInteractive C#の差を減らしたい
• top-levelプログラム
using System;
Console.WriteLine("Hello World!");
Program.cs
これだけでコンパイル可能
Program.Main不要

55. 用途の増加: 事前コンパイル
• JITコンパイルできない・したくない環境向け
• iOSとかWebAssemblyとか
• リフレクションが使いづらい
• コード生成の類を静的(コンパイル時)に行いたい

56. Source Generator
• C# 9.0でコンパイル時コード生成をサポート
• C# 6.0からあるAnalyzerの延長
using System;
partial class A
{
[StringLiteral.Utf8("😀")]
public static partial ReadOnlySpan<byte> M();
}
public static partial System.ReadOnlySpan<byte> M() =>
new byte[] {240, 159, 152, 128, };
コンパイル時にソースコード生成

57. Source Generator
• C# 9.0でコンパイル時コード生成をサポート
• C# 6.0からあるAnalyzerの延長
これを自作したり、
NuGet参照したりできる
この例のやつは
https://www.nuget.org/packages/StringLiteralGenerator/
https://github.com/ufcpp/StringLiteralGenerator

58. Source Generator
• Visual Studioのサポートあり
• F12で生成結果のソースコードに飛べて
• F9でブレイクポイントをしかけれて
• F11でステップイン実行できる

59. Source Generator
• C# 9.0のpartialメソッド
using System;
partial class A
{
[StringLiteral.Utf8("😀")]
public static partial ReadOnlySpan<byte> M();
}
これまで(C# 2.0)のpartial
• publicとかは付けない
• コード生成が先にある想定
• 手書きで実装を追加(してもいい)
C# 9.0の新partial
• publicとかを付ける
• 手書きが先にある想定
• コード生成で作る(必須)

60. Source Generator化されそうなもの(1)
• C#以外からのコード生成
• Razor (cshtmlからのC#コード生成)
• Grpc.Tools (protoからのC#コード生成)

61. Source Generator化されそうなもの(2)
• 脱リフレクション
• Jsonとかのシリアライザー
• Regexの事前コンパイル
• DI (コンストラクター インジェクションとか)

62. Source Generator化されそうなもの(3)
• C#内でのコード生成
• PropertyChanged
• recordのカスタマイズ
• EqualsとかToStringとかの挙動を自分でコントロール
• ガチガチの最適化
• さっき出した例(UTF-8バイト列生成)とか

63. 用途の増加: ネイティブ相互運用
• Xamarin統合で対応プラットフォームが増加
• ネイティブ相互運用が大変になったらしい
• C#にもいくつか相互運用用の文法追加
• nint, nuint: CPUネイティブなint
• 関数ポインター (delegate* <int, void> みたいなの)
• 間接的なメリット(ほとんどの人は直接使わない)
• dotnet/runtime内で使われまくる予定
• 全.NETユーザーが間接的に恩恵受ける

64. まとめ
• .NET 5.0
• 年次リリース化＆用途増加
• C# 9.0
• 大きな機能は少しずつ改善
• レコード型、パターン マッチング、Nullability解析
• 用途増加に対応
• top-levelプログラム、source generator