【Preview】ref 構造体のジェネリック制限の緩和

概要

C# の ref 構造体はスタックに配置する必要がある都合上、これまでのバージョンだとジェネリック引数に渡せませんでした。これが .net9 preview6 で制限が緩和されました。

public static string Create<TState>(int length, TState state, SpanAction<char, TState> action) where TState : allows ref struct;

ReadOnlySpan<char> input = "Hello, World!";
var str = string.Create(input.Length, input, static (stringBuffer, input) => input.ToLowerInvariant(stringBuffer));
Assert.Equal("hello, world!", str);

標準ライブラリの変更とか

System.Action<T> System.Func<T> などの汎用のデリゲートで、T に ref 構造体を使えるようになっています。確認していませんが、List<T> 等のジェネリック型がヒープに置かれる型を除けば、 ref 構造体を使えるようになっている可能性があります。

Action<ReadOnlySpan<int>> act = span =>
{
    Assert.Equal([1, 2, 3], span);
};
act([1, 2, 3]);

Func<ReadOnlySpan<int>> func = () => [1, 2, 3];
Assert.Equal([1, 2, 3], func());

ref 構造体のフィールドにも使用できます。

file ref struct ValueHolder<T> where T : allows ref struct
{
    public T Value;
    public ValueHolder(T value) => Value = value;
}

var holder = new ValueHolder<Span<int>>([1, 2, 3]);
Assert.Equal([1, 2, 3], holder.Value);

インターフェイスも継承できる！

なんと ref 構造体がインターフェイスを継承できるようになりました。つまり、ジェネリック引数に「特定のメソッドがある」制約をもたせることができます。

file interface INumber
{
    int GetNumber();

    static int GetNumberGeneric<T>(T number) where T : INumber, allows ref struct
        => number.GetNumber();
}

file ref struct RefStructNumber : INumber
{
    private Span<int> _span;

    internal RefStructNumber(Span<int> span) => this._span = span;

    public int GetNumber()
    {
        var result = 0;
        foreach (var n in this._span)
            result += n;
        return result;
    }
}

var number = new RefStructNumber([1, 2, 3]);
Assert.Equal(6, INumber.GetNumberGeneric(number));

ボックス化が起こるコードは書けませんが、ref 構造体を使える場所が増えそうです。