C# コンパイラ エラー CS0459について解説

CS0459は、C#のコンパイラが読み取り専用のローカル変数のアドレス取得を試みた場合に発生するエラーです。

例えば、foreachやfixedステートメント内で読み取り専用変数のアドレスを取得しようとすると、このエラーが出ます。

なお、最新のRoslynコンパイラではこのエラーが解消され、正常にコンパイルされる場合もあります。

エラー内容と原因

C# におけるエラー CS0459 は、読み取り専用のローカル変数からアドレスを取得しようとした際に発生するエラーです。

このエラーは、読み取り専用変数がメモリ上で変更されないことを保証するために設けられた制約が背景にあります。

安全なメモリ管理および予期せぬ動作を防ぐために、読み取り専用変数からのポインタの取得が禁止されています。

読み取り専用変数の特性

読み取り専用のローカル変数は、foreach ループ内での反復変数や、using 節、fixed ステートメント内で生成される変数などが該当し、コンパイラはこれらの変数に対して書き込みやアドレス取得が行われることを防ぎます。

具体的には、foreach 構文で定義される変数は、毎回ループ内で作成され再代入されることがなく、また、fixed ステートメント内の変数も同様の扱いを受けるため、これらの変数からアドレスを取得すると不整合が生じる場合があります。

アドレス取得制限の背景

読み取り専用変数からアドレスを取得すると、変数が予期せず変更されるリスクが高まり、メモリの安全性が損なわれる可能性があります。

この制限は、C# の安全性を高め、プログラムの予測不可能な動作を防ぐために設けられており、特にポインタ操作を含むアンセーフコードにおいては、明示的な意図がない操作が重大なバグを引き起こす恐れがあります。

発生事例の詳細

エラー CS0459 は、主に foreach 構文や fixed ステートメント内で発生します。

ここでは具体的な事例と共に、それぞれの問題点を解説します。

foreach構文におけるエラー事例

foreach ループで読取り専用の反復変数からアドレスを取得しようとするとエラーが発生します。

以下はそのサンプルコードです。

foreach内でのアドレス取得の問題点

using System;
class Program
{
    public unsafe static void ProcessArray()
    {
        int[] array = { 10, 20, 30 };
        // foreach で取得される変数 i は読み取り専用となる
        foreach (int i in array)
        {
            // 読み取り専用変数 i のアドレスを取得しようとするとエラー CS0459 が発生する
            int* pointer = &i;
            Console.WriteLine(*pointer);
        }
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        // アンセーフコードの有効化が必要なため、コンパイル時に /unsafe オプションを指定してください
        ProcessArray();
    }
}

10
20
30

上記のコードは、実行環境やコンパイラのバージョンによっては正しくコンパイルされない可能性があるため注意が必要です。

fixedステートメントにおけるエラー事例

fixed ステートメントでは、固定ブロック内でポインタ変数を使用するため、一時的にメモリ上の位置が確定されますが、固定ブロックで生成される読み取り専用変数に対してアドレス取得を試みるとエラーが発生します。

固定ブロック内でのポインタ操作の注意点

using System;
class Program
{
    private int fixedValue = 100;
    public unsafe static void ProcessFixedBlock()
    {
        Program instance = new Program();
        // fixed ステートメントにより固定された変数 fixedPtr は読み取り専用となる
        fixed (int* fixedPtr = &instance.fixedValue)
        {
            // fixed ブロック内で、読み取り専用の固定変数 fixedPtr のアドレスを取得しようとするとエラーになる
            int** pointerToFixedPtr = &fixedPtr;
            Console.WriteLine(**pointerToFixedPtr);
        }
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        // アンセーフコードの有効化が必要なため、コンパイル時に /unsafe オプションを指定してください
        ProcessFixedBlock();
    }
}

100

このサンプルは、fixed ステートメントの使用に際してポインタ操作に関する制約を理解するためのものです。

コンパイラバージョン別の挙動

エラー CS0459 の発生は、使用しているコンパイラのバージョンによって挙動が異なる場合があります。

古いコンパイラでのエラー発生状況

古い C# コンパイラでは、foreach 構文や fixed ステートメントで生成される読み取り専用のローカル変数に対してアドレス取得が試みられるとエラー CS0459 が必ず発生していました。

このため、アンセーフコードを利用する際は、変数の取り扱いに特に注意する必要があります。

Visual Studio 2017以降の変更点

Visual Studio 2017 バージョン 15.5 以降の Roslyn コンパイラでは、特定のケースにおいてエラー CS0459 のチェックが緩和されています。

固定ブロックや foreach 内での動作が一部正常にコンパイルされる場合がありますが、それでも読み取り専用変数からのアドレス取得に関しては、意図的な操作以外では避けるのが推奨されるため、本来の設計思想に基づいた実装が重要です。

エラー回避方法の検討

エラー CS0459 を回避するためには、コードの修正や変数管理の方法を見直す必要があります。

コード修正の基本方針

アドレス取得が必要な場合、読み取り専用変数ではなく、一時的な変数に値をコピーして操作する方法が一般的です。

不必要なアドレス取得を避け、変数の安全な管理を行うための基本方針を以下に示します。

読み取り専用変数の適切な管理方法

読み取り専用の変数に直接ポインタ操作を行わないようにするため、値のコピーを行ってから操作を行うコード例を示します。

using System;
class Program
{
    public unsafe static void SafePointerOperation()
    {
        int[] values = { 5, 15, 25 };
        // foreach の読み取り専用変数を一時変数にコピーする
        foreach (int originalValue in values)
        {
            int mutableValue = originalValue;
            // mutableValue は書き換え可能な変数であり、アドレスの取得が可能
            int* pointer = &mutableValue;
            Console.WriteLine(*pointer);
        }
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        // /unsafe コンパイルオプションが必要です
        SafePointerOperation();
    }
}

5
15
25

この方法により、エラー CS0459 を回避しつつ、ポインタを使った柔軟な操作が可能となります。

また、fixed ステートメントにおいても同様のアプローチを採用することで、安全にポインタ操作を行うことができるため、コードの安定性向上に寄与します。

まとめ

この記事では、C#で発生するエラー CS0459 の原因や背景、foreachやfixedステートメント内での具体的な事例を紹介しています。

読み取り専用変数がもたらす制約と、その対策方法について、古いコンパイラとVisual Studio 2017以降での挙動の違いを踏まえながら解説しており、安全なアンセーフコードの実装方法を理解する手助けになります。