c# forループの中で構造体のlistの値を変更できない理由を教えて

Question

リンク内容
上記のサイトに書いてあるようにc#ではforループの中で構造体のlistの値を変更できません
なぜできないのか理由を教えてください

Answer 1

参照型でないためです。

struct SampleData
{
	public bool Status;
}

var sampleData = new List<SampleData>();
sampleData.Add(new SampleData());
for (int i = 0; i < sampleData.Count; i++)
{
	sampleData[i].Status = true;
}

上記の時、sampleData[i] は sampleData の i + 1 番目の要素のコピーを返します。コピーのメンバを変更してもオリジナルには影響しません。そのため、コピーのフィールドを変更しただけでこの値を使用しなかった場合、紛らわしいのでこれをエラーにします。
エラーにならなかった場合、一見正しいように見えるので非常に見つけにくいバグになりかねません。

次のようにして確かめてみてください。sampleData[i].Status は false で初期化されます。したがって、最初の Debug.WriteLine は false を出力します。しかし、次の Debug.WriteLine は true を出力します。

var sampleData = new List<SampleData>();
sampleData.Add(new SampleData());
for (int i = 0; i < sampleData.Count; i++)
{
	var datum = sampleData[i];
	datum.Status = true;
	Debug.WriteLine(sampleData[i].Status);
	Debug.WriteLine(datum.Status);
}

つまり、sampleData[i].Status = true; とした時、sampleData から i + 1 番目の要素のコピーが取り出され、その Status フィールドが true に変更されますが、取り出されたコピーはどこからも参照されることなく消えていくという意味のないコードになります。これをエラーとしてユーザーに明示的に注意喚起しているのです。

Comments

[geitsu]

ありがとうございます!
理解できました

Answer 2

参照型だからではなくて List<T> のインデクサは 値を返すからでは？ 配列は ref 戻り値を返せるので直接変更できます。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Runtime.InteropServices;

{
    ValueStruct[] array = [1,2,3];
    Console.WriteLine(string.Join(", ", array));
    array[0].Num = 10;
    Console.WriteLine(string.Join(", ", array));
    // 配列のインデクサアクセスは ref 戻り値なので 参照を返す
    ref var l = ref array[1];
    l.Num = 20;
    Console.WriteLine(string.Join(", ", array));
}
{
    List<ValueStruct> list = [1,2,3];
    Console.WriteLine(string.Join(", ", list));
    // // エラーになるので代入できない
    // list[0].Num = 10; 
    // Console.WriteLine($"[{string.Join(", ", list)}");
    
    // 内部配列を Span<T> として取得する
    var span = CollectionsMarshal.AsSpan(list);
    span[1].Num = 10;
    Console.WriteLine(string.Join(", ", list));
    
    // Span<T> のインデクサアクセスは ref 戻り値なので 参照を返す
    ref var s = ref span[2];
    s.Num = 10;
    Console.WriteLine(string.Join(", ", list));
}


struct ValueStruct
{
    public int Num {get;set;}
    public ValueStruct(int Num) => this.Num = Num;
    public override string ToString() => $"{nameof(ValueStruct)}{{{nameof(Num)} = {Num}}}";
    public static implicit operator ValueStruct(int num) => new(num);
}

sharplab

ValueStruct{Num = 1}, ValueStruct{Num = 2}, ValueStruct{Num = 3}
ValueStruct{Num = 10}, ValueStruct{Num = 2}, ValueStruct{Num = 3}
ValueStruct{Num = 10}, ValueStruct{Num = 20}, ValueStruct{Num = 3}
ValueStruct{Num = 1}, ValueStruct{Num = 2}, ValueStruct{Num = 3}
ValueStruct{Num = 1}, ValueStruct{Num = 10}, ValueStruct{Num = 3}
ValueStruct{Num = 1}, ValueStruct{Num = 10}, ValueStruct{Num = 10}