この記事のまとめ

型安全なプログラムを意識することで、データの渡し間違いによる論理バグを、未然に防ぐことができます。
型安全なプログラムの実現には、 record 型または record struct 型の活用を推奨します。
特に引数の数が多いメソッドでは、タイプセーフな設計が効果を発揮します。

組み込みの型を使うことの弊害

大規模な開発をしていると、よりタイプセーフな形でプログラムを開発したくなることがあります。例えば以下のようなケースを考えてみてください。

int id = 1;
int stage = 4;

string message = GetMessage(id);
Console.WriteLine($"stage:{stage} {message}");

static string GetMessage(int messageId)
    => messageId switch
    {
        1 => "Hello",
        2 => "Goodbye",
        _ => "I don't know"
    };

GetMessage メソッドは messageId を指定してメッセージを取得する機能を持ちます。引数には int 型の値を渡せます。上記のプログラムは全く問題なく動作しますが、引数に任意の int 型の値を渡せるため、論理バグを引き起こしやすい構造になっています。

例えば以下のようなプログラムを考えてみます。

int id = 1;
int stage = 4;
string message = GetMessage(stage); // 誤ってstageを渡してしまった

上記のようコーディングしても、プログラム上は int 型の値を渡しており、コンパイルも実行もできてしまいます。ただ、実行結果に論理的な誤りがある状態であり、正しいプログラムではありません。

このような問題を、プログラムの作り方で改善するひとつの方法が、タイプセーフ（型安全）という考え方です。

タイプセーフにする方法

先ほどの例で問題を引き起こす根本的な原因は、 GetMessage メソッドの引数に、汎用的な型である int 型を使っていることにあります。ここにメッセージIDを表す専用の型を導入することで、誤った値を指定するリスクを格段に減らせます。 C#の場合、 record 型または record struct 型を使うとうまく解決できます。

MessageId id = new MessageId(1);
int stage = 4;

string message = GetMessage(id); // MessageId以外は渡せない
Console.WriteLine($"stage:{stage} {message}");

static string GetMessage(MessageId messageId)
    => messageId.Value switch
    {
        1 => "Hello",
        2 => "Goodbye",
        _ => "I don't know"
    };

record struct MessageId(int Value);

この例ではメッセージIDを表す専用の型を record struct で作成しています。 GetMessage メソッドの引数にその専用型を使用し、メッセージID以外が指定されないように型のレベルで強制しています。

タイプセーフであることのメリット

タイプセーフであることのメリットは、メソッドの引数が複雑になればなるほど発揮されます。例えば以下のようなメソッドを考えてみます。

static decimal GetSubTotal(
    int productId,
    int amount,
    int taxCategory,
    int discountId)
{
    // do something
}

このメソッドは4つの int 型引数を取ります。すべて型が同じであるため、呼び出す側は引数の設定誤りがないように注意しながらコーディングするはずです。またできあがったプログラムをコードレビュー等で確認するときも、本当に正しく引数を指定できているか、確認する負荷が高くなります。

int productId = 123;
int amount = 2;
int taxCategory = 1;
int discountId = 0;

GetSubTotal(productId, amount, discountId, taxCategory);

実際上記のプログラムは、引数の設定誤りがあります。これを瞬時に判断するのは、もはや不可能と言えるのではないでしょうか。

それぞれの引数に専用型を作ると、以下のようなプログラムになります。

var productId = new ProductId(123);
var amount = new Amount(2);
var taxCategory = new TaxCategory(1);
var discountId = new DiscountId(0);

GetSubTotal(productId, amount, taxCategory, discountId);

static decimal GetSubTotal(
    ProductId productId,
    Amount amount,
    TaxCategory taxCategory,
    DiscountId discountId)
{
    // do something
}

record struct ProductId(int Value);
record struct Amount(int Value);
record struct TaxCategory(int Value);
record struct DiscountId(int Value);