値型レコードを逆コンパイルしてみる

はじめに

C# 9.0 でレコード型が、C# 10.0 で値型レコードが導入されました。今回は値型レコードを逆コンパイルしてみて、どのような実装になっているか見ていこうと思います。

なお参照型レコードは継承が絡むため、値型レコードよりやや複雑です。

追記：ハッシュコードのマジックナンバー -1521134295 について
解説しているブログによると、素数とかをあれして衝突しにくいハッシュコードにしているようです。

逆コンパイル結果

record struct Person(string FirstName, string LastName, int Age);

↓

[NullableContext(1)]
[Nullable(0)]
internal struct Person : IEquatable<Person>
{
	public Person(string FirstName, string LastName, int Age)
	{
		this.FirstName = FirstName;
		this.LastName = LastName;
		this.Age = Age;
	}

	// 書き換え可能なプロパティです
	// readonly get になっている点が細かい
	public string FirstName { readonly get; set; }
	public string LastName { readonly get; set; }
	public int Age { readonly get; set; }

	[NullableContext(0)]
	[CompilerGenerated]
	public override readonly string ToString()
	{
		StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
		stringBuilder.Append("Person");
		stringBuilder.Append(" { ");
		if (this.PrintMembers(stringBuilder))
		{
			stringBuilder.Append(' ');
		}
		stringBuilder.Append('}');
		return stringBuilder.ToString();
	}

	// このメソッドはデバッグ用？
	[NullableContext(0)]
	[CompilerGenerated]
	private readonly bool PrintMembers(StringBuilder builder)
	{
		builder.Append("FirstName = ");
		builder.Append(this.FirstName);
		builder.Append(", LastName = ");
		builder.Append(this.LastName);
		builder.Append(", Age = ");
		builder.Append(this.Age.ToString());
		return true;
	}

	[CompilerGenerated]
	public static bool operator !=(Person left, Person right)
	{
		// !left.Equals(right) のほうが
		// メソッド呼び出しを１回減らせるような気がするものの
		// こっちのほうが意図が明確です
		return !(left == right);
	}

	[CompilerGenerated]
	public static bool operator ==(Person left, Person right)
	{
		return left.Equals(right);
	}

	[CompilerGenerated]
	public override readonly int GetHashCode()
	{
		// バッキングフィールドに直接アクセスしている！
		// マジックナンバー -1521134295
		return (EqualityComparer<string>.Default.GetHashCode(this.<FirstName>k__BackingField) * -1521134295 + EqualityComparer<string>.Default.GetHashCode(this.<LastName>k__BackingField)) * -1521134295 + EqualityComparer<int>.Default.GetHashCode(this.<Age>k__BackingField);
	}

	[NullableContext(0)]
	[CompilerGenerated]
	public override readonly bool Equals(object obj)
	{
		// obj is Person value && this.Equals(value); は
		// is とキャストを１回で済ませてお得な気がするものの
		// JIT 的には同じなのかも
		return obj is Person && this.Equals((Person)obj);
	}

	[CompilerGenerated]
	public readonly bool Equals(Person other)
	{
		return EqualityComparer<string>.Default.Equals(this.<FirstName>k__BackingField, other.<FirstName>k__BackingField) && EqualityComparer<string>.Default.Equals(this.<LastName>k__BackingField, other.<LastName>k__BackingField) && EqualityComparer<int>.Default.Equals(this.<Age>k__BackingField, other.<Age>k__BackingField);
	}

	[CompilerGenerated]
	public readonly void Deconstruct(out string FirstName, out string LastName, out int Age)
	{
		FirstName = this.FirstName;
		LastName = this.LastName;
		Age = this.Age;
	}
}

かゆいところ

• readonly 修飾
  • 値を書き換えないメソッドに readonly 修飾がついています
  • 「隠れたコピー」(hidden copy) を回避でき、パフォーマンスがよくなります
• バッキングフィールドに直接アクセス
  • 自動実装プロパティのバッキングフィールドに直接アクセスしているところがあります
  • プロパティ経由の場所もあり、統一されていないようです
  • 実行時プロパティ参照はだいたいインライン化されるため、パフォーマンスの違いはあまりなさそうです
• マジックナンバー -1521134295
  • ハッシュコードの計算にマジックナンバーを使っています
  • -1521134295 は検索してもよくわかりませんでした
  • 統計的にハッシュコードが衝突しにくくなるんですかね？
  • 別のプロパティのハッシュコード計算にも同じマジックナンバーを使っています
  • 16 進数: FFFF FFFF A555 5529
  • ビット: 1111111111111111111111111111111110100101010101010101010100101001
  • 排他的論理和とビットシフトに近いことをやっていそう？
  • ビットシフトと違って桁が溢れても情報が失われないとか、そういうのかもしれません

値型タプルとの違い

値型レコードの実装は、基本的なところは値型タプルの実装と似ている気がします。

異なる点

• IEquatable<T> 以外のインターフェイスの継承
  • 値型タプルは並び替えをサポートするようです
• 値をフィールドで公開するかプロパティで公開するか
  • 値型タプルはフィールドで公開しています
  • フィールドを参照渡しできるか（ref out）で違いが出ます
• GetHashCode() の実装
  • 値型タプルはハッシュコードの計算に HashCode.Combine() を使用しています
• == != 演算子のサポート
  • 値型タプルではサポートされていません

おわりに

Equals() 等のボイラープレートコードの実装を、レコード型ならコンパイラに任せることができます。短いコードで表現しつつ多機能の恩恵を受けられるのがいいです。