CS2001～

C# コンパイラエラー CS8177 の原因と修正方法について解説

2025-03-29更新日: 2025-03-29

CS8177は、C#の非同期メソッド内で参照渡しのローカル変数を利用した際に発生するコンパイラエラーです。

非同期メソッドは状態機械を利用して変数のキャプチャを行うため、ヒープ上のオブジェクトでは参照渡しが適切に処理できずエラーとなります。

修正方法としては、ref修飾子を削除するか、最新のC#バージョンにアップグレードする対応があります。

目次から探す

CS8177エラーの原因
エラー解消の修正方法
- ref修飾子削除による対応策
- C#バージョンアップによる解決方法
まとめ

CS8177エラーの原因

非同期メソッドの状態管理の仕組み

非同期メソッドは、実行の一時停止や再開を管理するため、コンパイラによって状態機械に変換されます。

非同期状態管理は、メソッド内のローカル変数や一時的な処理状態を、実際にはクラス内部のプロパティとして管理する方式です。

これにより、メソッドの途中で実行が中断され、後で再開される際に、元の状態が正しく復元されるようになっています。

たとえば、以下のコード例は非同期メソッドでの状態管理の基本的な仕組みを示しています。

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    public static async Task Main(string[] args)
    {
        // 非同期メソッドにおける状態保持のサンプル
        string message = "非同期状態管理の例です";
        await Task.Delay(500);
        Console.WriteLine(message);
    }
}

非同期状態管理の例です

参照渡しとローカル変数の制約

非同期メソッドにおいて、ローカル変数がヒープ上に配置される状態機械にキャプチャされるため、参照渡し(ref渡し)のローカル変数は利用できません。

これは、参照変数がスタック上に存在するため、状態機械の生成後にアクセスされたとき、正確な参照先を得られない問題が発生する可能性があるためです。

スタックとヒープの違い

C#において、ローカル変数は通常スタック上に確保されますが、非同期メソッドやラムダ式などでキャプチャされる場合、変数の状態はヒープ上に移動されます。

スタック：関数呼び出し時に作成され、関数終了と共に破棄される
ヒープ：動的にメモリが確保され、ガベージコレクションによって管理される

この仕組みの違いにより、スタック上の参照渡し変数がヒープ上にあるオブジェクトに正しくリンクされない場合が発生します。

クロージャ生成時の変数キャプチャ

非同期メソッド内で作成されるクロージャは、メソッド内の変数をそのままキャプチャするのではなく、ヒープ上のフィールドとして取り扱います。

そのため、ref渡しによる参照は、クロージャが生成されたタイミングでスタック上の変数と紐付けられることができず、エラーの原因となります。

たとえば、以下のサンプルコードでは、非同期メソッド内でのref修飾子による変数の参照が問題となります。

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Enumerator
{
    // refを使用したプロパティ(非同期メソッドでは使用不可)
    public ref int Current => throw new NotImplementedException();
    public bool MoveNext() => throw new NotImplementedException();
}
class Collection
{
    public Enumerator GetEnumerator() => new Enumerator();
}
class Program
{
    public static async Task Main(string[] args)
    {
        await Task.CompletedTask;
        // foreachループ内でref修飾子を使用するとエラー発生
        foreach (ref int value in new Collection())
        {
            Console.WriteLine(value);
        }
    }
}

エラー発生時のコード解析

コード例の構造と動作

コード例は、非同期メソッドMain内でawaitを使用した後、foreachループによってコレクション内の要素を参照渡し(ref)で処理しようとしています。

この構造では、以下の点が注目されます：

非同期処理後にループが実行されるため、状態機械が生成され、ローカル変数がヒープ上にキャプチャされる
foreach内での参照渡しが、状態機械内でキャプチャできない変数と関連付けられてエラーとなる

foreachループ内でのref修飾子の問題

foreachループにおいて、ref修飾子を使用する場合、参照先の変数が正しく確定される必要があります。

しかし、非同期メソッド内ではその変数が状態機械にキャプチャされるため、スタックとヒープの間で整合性が取れず、エラーが発生します。

エラーが発生する箇所の特定

エラーが発生するのは、非同期メソッド内で、foreachループのref修飾子が適用された部分です。

実際のエラーは、コンパイラが「非同期メソッドは参照渡しのローカル変数を持つことができません」というメッセージを出力することで確認できます。

エラー箇所としては、以下の部分が該当します。

foreach (ref int value in new Collection())
{
    Console.WriteLine(value);
}

この部分で、valueが状態機械にキャプチャできないref変数として扱われ、エラーが発生します。

エラー解消の修正方法

ref修飾子削除による対応策

最も直接的な対応策は、foreachループ内のref修飾子を削除する方法です。

これにより、変数は通常のローカル変数として扱われ、状態機械にキャプチャされる際も問題が発生しません。

以下のコード例は、修正後の形を示しています。

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Enumerator
{
    // ref修飾子を削除し、通常のプロパティに変更
    public int Current => throw new NotImplementedException();
    public bool MoveNext() => throw new NotImplementedException();
}
class Collection
{
    public Enumerator GetEnumerator() => new Enumerator();
}
class Program
{
    public static async Task Main(string[] args)
    {
        await Task.CompletedTask;
        // ref修飾子を削除したforeachループ
        foreach (int value in new Collection())
        {
            Console.WriteLine(value);
        }
    }
}

// 出力例(例外が発生しない場合)
0
1
2

C#バージョンアップによる解決方法

C# 13以降では、状態機械の実装や変数キャプチャの仕組みが改善され、ref渡しの制約が緩和される場合があります。

バージョンアップにより、従来エラーとなっていたコードが正しく動作する可能性があります。

実装手順のポイント

C#のバージョンアップを行う場合、以下のポイントに注意して実装する必要があります。

プロジェクトファイルや開発環境のターゲットフレームワークを最新に設定する
コンパイラオプションでC# 13を使用するよう設定する
既存のコードが最新仕様に準拠しているか、テストを実施する

以下のサンプルコードは、C# 13環境で動作することを前提とした形になります。

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Enumerator
{
    // C# 13環境下ではref修飾子をそのまま使用できる
    public ref int Current => ref GetCurrent();
    private int field = 123;
    private ref int GetCurrent() => ref field;
    public bool MoveNext() => false; // サンプル用
}
class Collection
{
    public Enumerator GetEnumerator() => new Enumerator();
}
class Program
{
    public static async Task Main(string[] args)
    {
        await Task.CompletedTask;
        foreach (ref int value in new Collection())
        {
            // C# 13の動作確認用サンプル
            Console.WriteLine(value);
        }
    }
}

まとめ

この記事では、C#で発生するコンパイラエラーCS8177の原因と修正方法について解説しています。

非同期メソッドの状態管理により、ローカル変数がヒープ上にキャプチャされる仕組みや、スタックとヒープの違い、クロージャ生成時における参照変数の取り扱いが原因である点について説明しました。

また、foreachループ内でのref修飾子がエラーを引き起こす理由を明らかにし、ref修飾子を削除する方法とC# 13へのバージョンアップによる解決策を具体的なサンプルコードとともに紹介しています。