[C#]構造体メンバへの代入時のCS1612エラー原因を教えてください。

Question

構造体メンバへの代入を行おうとしたところ、CS1612エラーが発生しました。
下記サイトを読んだのですが、いまいちはっきり理解ができず、フォローをいただきたいです。
https://learn.microsoft.com/ja-jp/dotnet/csharp/language-reference/compiler-messages/cs1612
一旦私の解釈を書きます。

①
List<MyStruct> list = {…};  
list[0].Name = "MyStruct42"; //CS1612

まず↑でCS1612エラーとなる理由
list[0].Name部分はlist[0].NameのGetterから取得してきた値そのものであるため
何らかの値をいれることはできない。

②
List<MyStruct> list = {…};  
MyStruct ms = list[0];  
ms.Name = "MyStruct42";  
list[0] = ms;  

↑でエラーとならない理由
ここがよくわかりません。
②でも①と同様にms.NameのGetterから取り出した値に対して
代入をしているように見えてしまいます。

アドバイスお願いいたします。

Comments

[juner]

ベストアンサーを選択していないということは現在の回答の内容では理解の一助にならないという意味合いでしょうか……？

Answer 1

こんにちは。

まず、① のコードは ② と等価ではありません。
① のコードを ② っぽく書くと以下のようになります。

List<MyStruct> list = {…};

{
    MyStruct ms = list[0];
    ms.Name = "MyStruct42";
}

② との違いは、list に入れ直す処理 list[0] = ms; が無いことです。
せっかく ms に書き込んだのに、それを何もせず捨てているわけですね。
list の中身は変更されることはなく、書いたコードに意味はありません。

なので、そういう罠を踏まないように、わざわざエラーにしてくれているのです。親切ですね。

Answer 2

MyStruct は構造体(=値型) なので、list[0].Name の段階で list[0] からのコピーの MyStruct.Name が呼ばれている為、そこに代入しても意味が無いというエラーです。

list[0] を直接修正したい場合は次の様に CollectionsMarshal.AsSpan() すると List<T> の内部配列を取得でき、そこから インデクサアクセスにより list[0] 内の参照が取得できる為、戻し忘れみたいなこともないのでおすすめします。(こういう時に配列を使うと list[0] がref 戻り値なので直接 参照が取得できるので楽でもあります。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Runtime.InteropServices;
List<MyStruct> list = [ new("a"), new("b"), new("c")];

Console.WriteLine($"[{string.Join(", ", list)}]");

// 内部配列を取得
var span = CollectionsMarshal.AsSpan(list);
// 変更
span[0].Name = "MyStruct42";

Console.WriteLine($"[{string.Join(", ", list)}]");


struct MyStruct {
    public MyStruct(string name) => Name = name;
    public string Name;
    public override string ToString() => $"{nameof(MyStruct)}{{ {nameof(Name)} = {Name}}}";
}

sharplab

実行結果

[MyStruct{ Name = a}, MyStruct{ Name = b}, MyStruct{ Name = c}]
[MyStruct{ Name = MyStruct42}, MyStruct{ Name = b}, MyStruct{ Name = c}]

蛇足

配列ならこう

using System;
MyStruct[] list = [ new("a"), new("b"), new("c")];

Console.WriteLine($"[{string.Join(", ", list)}]");

// 変更
list[0].Name = "MyStruct42";

Console.WriteLine($"[{string.Join(", ", list)}]");

struct MyStruct {
    public MyStruct(string name) => Name = name;
    public string Name;
    public override string ToString() => $"{nameof(MyStruct)}{{ {nameof(Name)} = {Name}}}";
}

sharplab

Answer 3

関数の戻り値とはreturnに指定された変数などが持つ値のコピーを指します
参照型(class)と値型(strict)では、このコピーされる値が異なります

参照型の場合、戻り値にコピーされる値はインスタンスの場所を指し示すアドレスなので、returnに指定された値と同一のインスタンスを指すことができます

戻り値経由でインスタンスのメンバ値を変更できるのはこのためです

一方で値型の場合はreturnに指定される値がオブジェクトのインスタンスそのものなので戻り値もそのコピーとなります

この時、returnに指定されたオブジェクトは関数の終了によって変数などと共に解放されます
よって戻り値経由でインスタンスへアクセスしても、それは元のインスタンスとは異なる上、オリジナルが存在しません

変更の反映先が不在となるため、このような操作はコンパイラにより無意味と判定されてエラーとなります

そして今回、listを通じて返されているのはNameという名のプロパティです
プロパティはgetとsetの二つのメソッドで構成される関数の一種です
よってプロパティから返される値はgetでreturnされたインスタンスのコピーとなります

さて、これを踏まえて以下のコードを解剖します

②
List<MyStruct> list = {…};  
MyStruct ms = list[0];  
ms.Name = "MyStruct42";  
list[0] = ms;  

先程プロパティはgetとsetの二つのメソッドを持つと紹介しました
ms.Name = "MyStruct42"はNameプロパティのsetに値を渡す宣言です

setにはvalueという引数があります
Nameに代入された値は全てsetメソッドで管理されます

MyStruct ms = list[0]; は新規に型宣言された変数msにlist[0]が持つインスタンスのコピーを渡す宣言です
そしてlist[0] = msではlist[0]にmsが持つインスタンスをコピーしています

つまりlist[0]からコピーして編集を加えたインスタンスを再びlist[0]にコピーし直しています
ここで行われていることは全てコピーによる値の取得と上書きなので、エラーになる要素がありません

Comments

[ozwk]

> そして今回、listを通じて返されているのはNameという名のプロパティです

Nameがプロパティかは今回関係ないと思います

[Manabu]

ああ...確かに

プロパティの理解は重要ですが、今回はlist[0]がList<T>に属するpublic T this[int]というプロパティのgetterを呼び出す宣言であることの方がポイントですね

Answer 4

この問題のポイントは、MyStructが、クラスではなく、構造体であることです。

その為、MyStruct ms = list[0]; は、参照ではなく値のコピーとなります。
これは、Listとは別の場所なので、ms.Name = "MyStruct42"; で代入しても、CS1612は発生しません。

なお、別の場所での代入なので、最後の list[0] = ms; を忘れると、List内は変更されません。

Comments

[juner]

list が配列であれば
ref MyStruct ms = ref list[0];
で参照にできたのですけれどね。
（※ 配列であれば list[0].Name = "test"; で直接構造体の操作が利く

Answer 5

list[0].Name部分はlist[0].NameのGetterから取得してきた値

②でも①と同様にms.NameのGetterから取り出した値

どういう意味で言っているのかよくわかりませんが，
問題は Name ではなく list[0] の側です．

ここでは list の要素が値側なので list[0] は list に入っている最初の要素そのものではなくてそのコピーを返す，という話です．
返ってきたコピーを全く使うそぶりが無いのにそのコピーの中身を変更しても意味が無い，という旨のエラーでしょう．

Answer 6

まずエラーとなるほうですが
Listに格納されている構造体をAとします。
そこでListからlist[0]と構造体を取得する時に実際に格納されているAを複製したA'が返されます。
そうなるとlist[0].Name = "MyStruct42";というのはA'.Name = "MyStruct42";となり、そのままA'という構造体は保持されていないので消えてしまいます。値を変数に受けずにそのものを変更しようとしているのでエラーとなります。

エラーとならないほうですが
MyStruct ms = list[0]; と複製されたA'がmsという変数に格納されます。
その後、ms.Name = "MyStruct42";とA'の内容が変更されます。
そしてlist[0] = ms;とListにA'を代入しようとします。この際A'が複製されListにはA''が格納されることになります。