c#において、他のファイルに記述したクラスの参照はどのように行われるのか

Question

お世話になります。

C#初心者、というよりプログラミング初心者です。
UnityでC#を書いているのですが、以下のような記述のみで
他のファイルに記述したクラス(Charactor)を利用できるのが不思議だったので、
どのような仕組みで動いているのか知りたいです。

using UnityEngine;

public class Enemy : MonoBehaviour
{
    private Charactor charactor;

    void Start() {
        charactor = GetComponent<Charactor>();
}

情報が少なすぎるようでしたら、お手数ですがご指摘ください。
よろしくお願いいたします。

Unity 2018.3.4f1
エディタ：VSCode

Answer 1

複数のファイルをまとめてコンパイルするので何の不思議もありません。
コンパイラにとっては Enemy も Character もどちらも知っている型ですから相互に使うことができます。

C++ でそれができないのは言語仕様で制限されているからです。
参考: 前方宣言

これはもともと C 言語の仕様で、高速化と使用メモリ抑制のためにファイルを前から順に処理して、処理した順に出力を確定できるよう決められたものだと思います。貧弱な環境でコンパイルするために言語の方が歩み寄った形でしょうね。その資産を受け継ぎ、シンボルをファイルの後ろで書き換えるようなコードをコンパイルするために今でもこの仕様が採用されています。

C# の場合はメソッドやクラスをファイルの前で宣言しても後ろで宣言しても全く意味は変わりませんが、C および C++ の場合は意味が変わります。そのため、別ファイルで宣言されたものを現在のファイルの前に読み込むために #include が使われます。

また、C# での using には複数の意味がありますが、ここで使われている using は名前空間を省略するためのものです。
例えば、System.UnityEngine.MonoBehavior といちいち書く代わりに MonoBehavior と書けるのは using System.UnityEngine しているからです。

#include はファイルを読み込むためのものなので、必要なクラスを使うには必ず必要となりますが、これと違い、using は使わなくても構いません。必要なファイルはプロジェクトファイルによって既にコンパイラに指示されているので、クラス名を名前空間から書けば使用できます。

Comments

[nishi835]

詳細かつ分かりやすい回答ありがとうございます。
理解が深まりました。

Answer 2

C言語では、ファイルをアタマから順に読み込んでいって、定義されたキーワードを覚えて、文にキーワードがでたら覚えてるやつを使って解釈していく、という単純明快な解釈方法。
使うメモリも少なくて済む上に、ファイルを読み込むのは一度だけで済むので高速に処理できる
（あくまで概念上の解釈で実際には一度だけの読み込みのみというのはどうだかわからんが）

さて、時代は流れてCPUの機能は上がりメモリもGバイト積むのが当然になってくると、メモリの節約？高速？それなにがおいしいの？という時代になってくると、

プロジェクトに登録されてるファイル、参照されてるライブラリを一切合切全部読み込んで、登場するキーワードを全部登録、改めてもう一度ソースを読み込んで解釈する、というメモリもじゃんじゃん使って、CPUパワーもじゃぶじゃぶ使うという処理のほうが便利じゃね？ということになってきて、そういう処理系が出てきたってことですね

まあ、これがC#なんですけどねー

Comments

[nishi835]

ご回答ありがとうございます。

ちなみに、ファイルの追跡対象の範囲はどのように決まっているのでしょうか。.slnと同じディレクトリに移動させたら、追跡対象外となりましたが、これはVSCodeなどのエディタが判断しているのでしょうか。

[MMashiro]

> ファイルの追跡対象の範囲はどのように決まっているのでしょうか。
基本的には.csprojに記述されているファイルがコンパイル対象になり、それ以外のファイルは対象外になります。VisualStudioで.csを追加したら自動で.csprojにそのファイルのパス等が書き込まれています。
但しUnityでは自動的にプロジェクトフォルダ以下のファイルをすべて見て自動で.csprojを生成するため挙動が少し異なる点に注意が必要です。

[y_waiwai]

プロジェクトに登録されているファイル、参照されるライブラリ、とあるように、プロジェクトに登録されてるかどうかですね。同じフォルダにあっても登録されてなければ解釈されません

Answer 3

真面目に答えると面倒です。
プログラムはどのように動くのか？とか、コンパイラとかそういう話になりますので。

名前空間というので管理されているぐらいは知っていていいと思います。
https://ufcpp.net/study/csharp/sp_namespace.html

また、Dllを参照する形で使えるようにしたりします。

基本的には、ちょっと変なことをしてトラブルになるまでは、深く考える必要がないことだと思います。
それだけ便利に作られているということです。

Comments

[nishi835]

ご回答ありがとうございます。

おっしゃる通り、とりあえずあまり気にする必要はない気もするのですが、プログラミングの相方が気にしていたこともあり、自分も気になって質問させていただきました。

名前空間に関しましては、クラス名が衝突しないようにする仕組み、ぐらいの認識で理解しています。
ただ、上の例ではnamespaceの定義とか、using hogeのような記述がなくても動いているので、気になった次第です。
C++などでは、#include hoge.cppとかいうように、明示的に書いていたので…。
その辺りはコンパイラ（？）が自動的に解釈してくれている、というような認識でいいのでしょうか。