プログラミング言語を整える

初級

C# を整える。

＝業務アプリや Unity で使われる C# を、同じお題で読んで学ぶ

C#とは

Microsoft が .NET とともに作った静的型付けの言語で、Windows の業務アプリ・Web システム・Unity のゲーム開発で使われています。

誕生	2000年（発表）
作った人・組織	Microsoft（設計の中心は Anders Hejlsberg）
型の付け方	静的型付け
動かし方	.NET の中間言語（IL）にコンパイルし、.NET のランタイムが実行時に機械語へ変換して動かす
ファイルの拡張子	.cs
手元で動かすには	`dotnet new console -o hello && cd hello && dotnet run`

日本での使われ方

Windows フォームや WPF を使った、社内向けの業務アプリの開発で使われています。
ASP.NET を使った .NET の Web システム（社内システムや業務向けサービス）の開発で使われています。
ゲームエンジンの Unity でスクリプトを書く言語が C# のため、ゲーム開発の現場で使われています。
開発には Microsoft の Visual Studio を使うことが多く、Windows を中心にした開発の現場でよく見かけます。

新人研修での位置づけ

Windows 向けの業務システムを扱う会社では、新人研修で C# と Visual Studio を使って画面のあるアプリやデータベースにつなぐ処理を学ぶことがあります。ゲーム会社では、Unity を使う前提で C# の基本を学ぶ研修が組まれることがあります。

関わる資格・試験

Microsoft 認定資格（現在は Azure 開発者などの役割別の資格で、C# だけを対象にした試験はありません）
Foundational C# with Microsoft（freeCodeCamp と Microsoft が提供する無料の認定）
Unity Certified User: Programmer（Unity の認定。スクリプトは C# で書きます）

そもそも C# とは

Microsoft の .NET とともに育った、Windows の業務アプリからゲームまで使える言語。

C#（シーシャープ）は、2000年に Microsoft が発表した言語で、設計の中心は Anders Hejlsberg です。書いたコードは .NET の中間言語（IL）にコンパイルされ、実行時に .NET のランタイムが機械語へ変換して動かします。

型を指定する静的型付けのオブジェクト指向言語で、Java とよく似た書き方をします。Windows の画面を持つアプリや Web システムなど、Microsoft の開発環境と組み合わせて使われてきました。

どこで・どんな場面で使うか

Windows の業務アプリ

Windows フォームや WPF を使った、社内向けの業務アプリの開発で使われています。
.NET の Web システム

ASP.NET を使った、社内システムや業務向けサービスの開発に使われています。
Unity のゲーム開発

ゲームエンジン Unity でスクリプトを書く言語が C# のため、ゲーム開発の現場で使われます。
Microsoft 製品との連携

Microsoft の開発ツールやクラウドと合わせて使う開発で選ばれることがあります。
求人での位置づけ

「.NET」や「C#」を条件にした開発職の求人があります。Windows 環境の業務システムを扱う会社で多く見られます。

向いている場面・向いていない場面

向いている：Windows や Microsoft の環境で動く業務アプリ。開発ツールが充実していて、画面付きのアプリを作りやすいです。
向いている：Unity でゲームを作りたいとき。Unity のスクリプトは C# で書くので、ゲーム開発の入口になります。
向いていない：ごく小さな機器の制御。メモリの少ないマイコンのような環境は、C 言語のほうが向いています。

下のお題やクイズで、Java と見比べながら C# の書き方を確かめてみてください。

5つのお題をC#で書く

C・C++・Java・C#・COBOL・VBA の6ページで、同じ5つのお題を同じ順に並べています。言語を切り替えると、書き方の違いがそのまま比べられます。

このページではコードを実行できません。表示している出力とエラーのメッセージは、.NET SDK 8.0.132 で実際にコンパイル・実行して、一字一句同じになることを確かめたものです。

コード（.cs）

Console.WriteLine("Hello, World!");

実行すると

Hello, World!

.NET 6 以降はトップレベルステートメントが使えるため、クラスや Main メソッドを書かずに1行で動きます。using System; も ImplicitUsings の設定で自動的に入ります。

同じお題をほかの言語で： C言語・C++・Java・COBOL・VBA

コード（.cs）

for (int i = 1; i <= 15; i++)
{
    if (i % 15 == 0) Console.WriteLine("FizzBuzz");
    else if (i % 3 == 0) Console.WriteLine("Fizz");
    else if (i % 5 == 0) Console.WriteLine("Buzz");
    else Console.WriteLine(i);
}

実行すると

1
2
Fizz
4
Buzz
Fizz
7
8
Fizz
Buzz
11
Fizz
13
14
FizzBuzz

for 文や if 文の書き方は C 言語や Java とほぼ同じです。Console.WriteLine は数値も文字列もそのまま受け取れます。

同じお題をほかの言語で： C言語・C++・Java・COBOL・VBA

コード（.cs）

using System.Globalization;

int[] nums = { 3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6 };
int sum = nums.Sum();
double avg = nums.Average();
Console.WriteLine($"合計: {sum}");
Console.WriteLine("平均: " + avg.ToString("F2", CultureInfo.InvariantCulture));

実行すると

合計: 31
平均: 3.88

LINQ の Sum と Average を使うと、ループを書かずに合計と平均が求められます。小数の表記は OS の地域設定で変わることがあるため、CultureInfo.InvariantCulture を指定して「.」区切りに固定しています。

同じお題をほかの言語で： C言語・C++・Java・COBOL・VBA

コード（.cs）

string[] lines = { "1行目", "2行目", "3行目" };
File.WriteAllLines("memo.txt", lines);

foreach (string line in File.ReadAllLines("memo.txt"))
{
    Console.WriteLine(line);
}

実行すると

1行目
2行目
3行目

File.WriteAllLines と File.ReadAllLines は、ファイルを開く・閉じるまでを1回の呼び出しで済ませてくれます。文字コードは指定しなければ UTF-8 で書き込まれます。

同じお題をほかの言語で： C言語・C++・Java・COBOL・VBA

コード（.cs）

int a = 10;
int b = 0;
try
{
    Console.WriteLine(a / b);
}
catch (DivideByZeroException ex)
{
    Console.WriteLine("エラー: " + ex.Message);
}

実行すると

エラー: Attempted to divide by zero.

整数を0で割ると DivideByZeroException という例外が発生し、try〜catch で受け止められます。10 / 0 と直接書くとコンパイラがエラーにするため、変数に入れてから割っています。

同じお題をほかの言語で： C言語・C++・Java・COBOL・VBA

出力当てクイズ

コードを読んで、画面に出るものを選んでください。選ぶと正解と理由が出ます（答えはどこにも送られず、記録もしません）。

問1

var x = 7 / 2;
Console.WriteLine(x);

画面に出るのは？

問2

int a = 2;
int b = 3;
Console.WriteLine($"{a}+{b}={a + b}");

画面に出るのは？

問3

var p1 = new Point { X = 1 };
var p2 = p1;
p2.X = 2;
Console.WriteLine($"{p1.X} {p2.X}");

struct Point
{
    public int X;
}

画面に出るのは？

問4

string? name = null;
Console.WriteLine(name ?? "名無し");

画面に出るのは？

よくあるエラーと直し方

初めて書く人が出会いやすいエラーです。メッセージは英語のまま出ることが多いので、どの言葉を手がかりにすればよいかもあわせて載せています。

コンパイル時セミコロンの付け忘れ（CS1002）

エラーになるコード

Console.WriteLine("1行目")
Console.WriteLine("2行目");

画面に出るメッセージ（抜粋）

error CS1002: ; expected

何が起きているか：C# では文の終わりに「;」が必要です。1行目の Console.WriteLine("1行目") の末尾に「;」が無いため、コンパイラが文の区切りを見つけられずに止まります。

直し方：エラーに表示された行番号の文の末尾に「;」を付けます。

コンパイル時宣言していない変数を使う（CS0103）

エラーになるコード

int count = 3;
Console.WriteLine(cnt);

画面に出るメッセージ（抜粋）

error CS0103: The name 'cnt' does not exist in the current context

何が起きているか：宣言されていない名前 cnt を使っているため、コンパイラが何を指すのか分からずに止まります。打ち間違いや、宣言した場所（スコープ）の外で使っていることがよくある原因です。

直し方：変数名のつづりを宣言と合わせるか、使う前に変数を宣言します。

実行時 NullReferenceException

エラーになるコード

string? text = null;
Console.WriteLine(text.Length);

画面に出るメッセージ（抜粋）

System.NullReferenceException: Object reference not set to an instance of an object.

何が起きているか：中身が null の変数に対して .Length のようにメンバーを使おうとしたため、実行中に例外が発生して止まります。Nullable が有効なプロジェクトでは、コンパイル時に警告（CS8602）も出ます。

直し方：使う前に null でないか確かめるか、text?.Length や ?? 演算子で null のときの値を決めておきます。

実行時 IndexOutOfRangeException

エラーになるコード

int[] nums = new int[3];
Console.WriteLine(nums[3]);

画面に出るメッセージ（抜粋）

System.IndexOutOfRangeException: Index was outside the bounds of the array.

何が起きているか：要素が3つの配列で使える番号は 0〜2 です。nums[3] は範囲の外なので、実行中に例外が発生して止まります。

直し方：番号が 0 から nums.Length - 1 の範囲に収まっているか確かめます。全部の要素を順に扱うときは foreach を使うと範囲外になりません。

ほかの言語の解説

C言語 1972年・静的型付け
C++ 1983年（1979年に「C with Classes」として開発が始まりました）・静的型付け
Java 1995年・静的型付け
COBOL 1959年・静的型付け（PIC 句で桁数と種類を宣言する）
VBA 1993年（Excel 5.0 に搭載）・型を宣言しなくても動きます（Variant 型になる）。Option Explicit を書くと変数の宣言を強制できます