値型と参照型の違いは何ですか？

Question

値型と参照型の違いは何ですか？

Accepted Answer

C# の型は大きく 2 つのカテゴリに分かれます。**値型**（データを直接格納する）と**参照型**（ヒープ上のデータへの参照／ポインタを格納する）です。両者は格納方法、コピー方法、比較方法が異なり、これは言語全体の挙動に影響する重要な違いです。

## 2 つのカテゴリ

```text
Value types     → struct, int, double, bool, char, enum, DateTime, decimal
                  Stored INLINE (stack for locals); copied BY VALUE.
Reference types → class, string, array, object, interface, delegate
                  Variable holds a REFERENCE to data on the heap; copied BY REFERENCE.
```

## 重要な違い: コピーのセマンティクス

```csharp
// VALUE type — assignment COPIES the value (independent)
int a = 5;
int b = a;      // b is a COPY
b = 10;         // a is still 5

struct Point { public int X; }
Point p1 = new() { X = 1 };
Point p2 = p1;  // COPIES the whole struct
p2.X = 99;      // p1.X is still 1

// REFERENCE type — assignment copies the REFERENCE (both point to the SAME object)
class Box { public int Value; }
Box box1 = new() { Value = 1 };
Box box2 = box1;   // both reference the SAME Box
box2.Value = 99;   // box1.Value is now 99 too!
```

値型を代入するとデータがコピーされます（互いに独立）。参照型を代入すると参照がコピーされます（両方の名前が同じオブジェクトを指すため、一方を通じて変更すると他方にも影響します）。

## 比較とメソッドへの引き渡し

```csharp
// == compares VALUES for value types, REFERENCES (identity) for reference types
string s1 = "hi"; // (string is special — == compares content)
Box b1 = new(), b2 = new();
b1 == b2;   // false — different objects (reference equality by default)

// methods get a COPY of value types, the reference (by value) for reference types
void Modify(Box b) { b.Value = 100; }   // affects the caller's object
void Modify(int x) { x = 100; }           // does NOT affect the caller's int
```

## null

```text
Reference types can be null (no object). Value types CANNOT be null
(unless made nullable: int? — a Nullable<int>).
```

## なぜ重要なのか

値型と参照型の区別は C# における最も基本的な概念の 1 つであり、幅広い挙動やバグを説明するものであるため、必須の知識です。

**値型**（struct、int／double などのプリミティブ、enum）が値でコピーされる（互いに独立したコピー）のに対し、**参照型**（class、配列、string）が参照でコピーされる（両方の名前が同じオブジェクトを指す）ことを理解するのは、データの挙動を予測するうえで極めて重要です。値型のコピーを変更しても元の値には影響しませんが、共有された参照型オブジェクトを変更するとそのオブジェクトを参照するすべての箇所に影響します（意外なバグの一般的な原因です）。

この区別は**等価性**（`==` は値型では値を比較しますが、参照型ではデフォルトで参照の同一性を比較します）、**メソッド引数**（値型はコピーとして渡され、参照型は参照が値渡しされるため、メソッドは渡されたオブジェクトを変更できますが、渡された int は変更できません）、そして **null 許容性**（参照型のみが null になり得ます。ただし値型を `?` で null 許容にした場合を除きます）にも影響します。

どの型が値型でどれが参照型かを理解し、それに伴うコピー・比較・変更のセマンティクスを把握することは、正しい C# を書き、この言語で最も一般的な概念的な落とし穴を避けるための基礎となります。これはプログラム内のデータの流れを支える概念であり、開発者が C# の型システムを本当に理解しているかを浮き彫りにするため、まさに頻出の面接トピックです。