【C#】InvalidCastExceptionの原因と解決策まとめ：キャスト失敗を防ぐ実践ポイント

object obj = "Hello";
int number = (int)obj; // stringをintに直接キャストしようとしているため例外発生

object obj = null;
string str = (string)obj; // nullはstring型にキャスト可能なので例外は発生しない
int number = (int)obj;    // nullをintにキャストしようとするとNullReferenceExceptionではなくInvalidCastExceptionが発生

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        int i = 123;
        object obj = i; // ボックス化
        try
        {
            // アンボックス化時に型が異なるため例外発生
            short s = (short)obj;
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'System.Int32' to type 'System.Int16'.

using System;
enum Color : byte
{
    Red = 1,
    Green = 2,
    Blue = 3
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        object obj = Color.Red; // ボックス化されたenum
        try
        {
            // 正しいアンボックス化
            Color c = (Color)obj;
            Console.WriteLine(c);
            // 間違ったアンボックス化(byte型にキャストしようとして例外)
            int i = (int)(object)obj; // これはOK
            byte b = (byte)obj;       // これはInvalidCastException
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

Red
InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'Color' to type 'System.Int32'.

using System;
interface IPrintable
{
    void Print();
}
class Document : IPrintable
{
    public void Print()
    {
        Console.WriteLine("Documentを印刷します。");
    }
}
class Image
{
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        object doc = new Document();
        object img = new Image();
        try
        {
            // DocumentはIPrintableを実装しているため成功
            IPrintable printableDoc = (IPrintable)doc;
            printableDoc.Print();
            // ImageはIPrintableを実装していないため例外発生
            IPrintable printableImg = (IPrintable)img;
            printableImg.Print();
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

Documentを印刷します。
InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'Image' to type 'IPrintable'.

using System;
sealed class FinalClass
{
    public void Show()
    {
        Console.WriteLine("FinalClassのメソッドです。");
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        object obj = new FinalClass();
        try
        {
            // 正しいキャスト
            FinalClass fc = (FinalClass)obj;
            fc.Show();
            // 継承関係がないため例外発生
            Program p = (Program)obj;
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

FinalClassのメソッドです。
InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'FinalClass' to type 'Program'.

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        object obj = "Hello, World!";
        if (obj is string)
        {
            Console.WriteLine("objはstring型です。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("objはstring型ではありません。");
        }
    }
}

objはstring型です。

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        object obj = "Hello, World!";
        string str = obj as string;
        if (str != null)
        {
            Console.WriteLine("キャスト成功: " + str);
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("キャスト失敗");
        }
        object numObj = 123;
        string str2 = numObj as string;
        if (str2 == null)
        {
            Console.WriteLine("キャスト失敗: numObjはstring型ではありません。");
        }
    }
}

キャスト成功: Hello, World!
キャスト失敗: numObjはstring型ではありません。

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        object obj = "Hello, Pattern Matching!";
        if (obj is string s)
        {
            Console.WriteLine($"文字列の長さは {s.Length} です。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("objはstring型ではありません。");
        }
    }
}

文字列の長さは 24 です。

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        object obj = "Hello";
        try
        {
            int number = (int)obj; // ここでInvalidCastExceptionが発生
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("例外メッセージ: " + ex.Message);
            Console.WriteLine("スタックトレース:\n" + ex.StackTrace);
        }
    }
}

例外メッセージ: Unable to cast object of type 'System.String' to type 'System.Int32'.
スタックトレース:
   at Program.Main() in c:\Users\User\Documents\Development\csharp\Sample Console\Console.cs:line 9

try
{
    // 例外が発生する処理
}
catch (InvalidCastException ex)
{
    Console.WriteLine("例外メッセージ: " + ex.Message);
    if (ex.InnerException != null)
    {
        Console.WriteLine("InnerException: " + ex.InnerException.Message);
    }
}

try
{
    object obj = "Hello";
    int number = (int)obj;
}
catch (InvalidCastException ex)
{
    Console.WriteLine($"例外メッセージ: {ex.Message}");
    Console.WriteLine($"HResult: 0x{ex.HResult:X8}");
}

例外メッセージ: 指定されたキャストは無効です。
HResult: 0x80004002

0:000> !pe
Exception object: 0000021f9a3c1a80
Exception type: System.InvalidCastException
Message: 指定されたキャストは無効です。
StackTrace (generated):
   at Program.Main()

using System;
using System.Collections;
class Program
{
    static void Main()
    {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.Add("Hello");
        list.Add(123);
        try
        {
            // すべてstring型として取り出そうとすると例外が発生
            foreach (object item in list)
            {
                string str = (string)item;
                Console.WriteLine(str);
            }
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

Hello
InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'System.Int32' to type 'System.String'.

using System;
using System.Text.Json;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string json = "{\"Name\":\"Alice\",\"Age\":30}";

        // JSONをdynamic型でDeserializeする
        dynamic obj = JsonSerializer.Deserialize<dynamic>(json);

        try
        {
            // dynamicはJsonElement型として扱われるため、直接stringにキャストすると例外になる
            string name = (string)obj.Name;
            Console.WriteLine(name);
        }
        catch (Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.RuntimeBinderException ex)
        {
            Console.WriteLine("RuntimeBinderExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }

        try
        {
            // dynamicではなくobjectにDeserializeし、objectとしてstringにキャストするとInvalidCastException
            object obj2 = JsonSerializer.Deserialize<object>(json);

            // obj2はJsonElementなので直接stringにキャストするとInvalidCastExceptionになる
            string text = (string)obj2;
            Console.WriteLine(text);
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

RuntimeBinderExceptionが発生しました: 'System.Text.Json.JsonElement' does not contain a definition for 'Name'
InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'System.Text.Json.JsonElement' to type 'System.String'.

string name = obj.Name.GetString();

using System;
using System.Reflection;
class Sample
{
    public object GetValue()
    {
        return 123;
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        Sample sample = new Sample();
        MethodInfo method = typeof(Sample).GetMethod("GetValue");
        object result = method.Invoke(sample, null);
        try
        {
            // 実際はint型だがstringにキャストしようとして例外
            string str = (string)result;
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'System.Int32' to type 'System.String'.

// COMオブジェクトの例は環境依存のため擬似コードで示します
object comObject = GetComObject();
try
{
    // 正しいインターフェースにキャストしないと例外が発生
    IMyInterface myInterface = (IMyInterface)comObject;
}
catch (InvalidCastException ex)
{
    Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
}

// XAMLの例(擬似コード)
// <TextBox Text="{Binding Age}" />
// ViewModelのAgeプロパティがint型の場合、TextBoxのTextはstring型なので変換が必要
using System;
using System.ComponentModel;
using System.Windows.Data;
class ViewModel : INotifyPropertyChanged
{
    private int age;
    public int Age
    {
        get => age;
        set
        {
            age = value;
            PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(nameof(Age)));
        }
    }
    public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;
}
class IntToStringConverter : IValueConverter
{
    public object Convert(object value, Type targetType, object parameter, System.Globalization.CultureInfo culture)
    {
        return value.ToString();
    }
    public object ConvertBack(object value, Type targetType, object parameter, System.Globalization.CultureInfo culture)
    {
        if (int.TryParse((string)value, out int result))
            return result;
        return 0;
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
    static void Main()
    {
        // List<string>はstring型のみを格納可能
        List<string> list = new List<string> { "apple", "banana", "cherry" };
        foreach (string fruit in list)
        {
            Console.WriteLine(fruit);
        }
        // コンパイル時に型違いの追加を防止
        // list.Add(123); // コンパイルエラーになるためInvalidCastExceptionを防げる
    }
}

apple
banana
cherry

#nullable enable
class Program
{
    static void Main()
    {
        object? obj = null;
        // Nullable注釈によりnull許容が明示されているため警告が出る
        string? str = obj as string;
        if (str != null)
        {
            Console.WriteLine(str);
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("strはnullです。");
        }
    }
}

strはnullです。

interface IShape
{
    double GetArea();
}
class Circle : IShape
{
    public double Radius { get; set; }
    public double GetArea() => Math.PI * Radius * Radius;
}
class Square : IShape
{
    public double Side { get; set; }
    public double GetArea() => Side * Side;
}

using System;
class Program
{
    static void PrintObjectInfo(object obj)
    {
        if (obj is string s)
        {
            Console.WriteLine($"文字列: {s}");
        }
        else if (obj is int i)
        {
            Console.WriteLine($"整数: {i}");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("その他の型です。");
        }
    }
    static void Main()
    {
        PrintObjectInfo("Hello");
        PrintObjectInfo(42);
        PrintObjectInfo(3.14);
    }
}

文字列: Hello
整数: 42
その他の型です。

try
{
    object obj = "123";
    int number = (int)obj; // ここでInvalidCastExceptionが発生する可能性あり
}
catch (InvalidCastException ex)
{
    Console.WriteLine("キャストに失敗しました: " + ex.Message);
    // 必要に応じてリカバリ処理を実装
}

catch (InvalidCastException ex)
{
    Logger.LogError(ex, "InvalidCastExceptionが発生しました。");
    Console.WriteLine("エラーが発生しました。サポートにお問い合わせください。");
}

try
{
    object obj = GetData();
    int number = (int)obj;
    Console.WriteLine("取得した数値: " + number);
}
catch (InvalidCastException)
{
    Console.WriteLine("データの形式が不正です。デフォルト値0を使用します。");
    int number = 0; // フォールバック値
    // 続行処理
}

obj.GetType()

using System;
using System.Collections;
class Program
{
    static void Main()
    {
        ArrayList list = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 100000; i++)
        {
            list.Add(i); // intがobjectにボックス化される
        }
        int sum = 0;
        foreach (object obj in list)
        {
            sum += (int)obj; // アンボックス化とキャスト
        }
        Console.WriteLine(sum);
    }
}

List<int> list = new List<int>();
// ボックス化なしでintを直接格納・取得可能

object obj = "Hello";
string s = (string)obj; // JITが安全と判断すれば高速化される

using System;
struct MyStruct
{
    public int X;
    public int Y;
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        byte[] data = new byte[8];
        data[0] = 1;
        data[4] = 2;
        Span<byte> span = data.AsSpan();
        Span<MyStruct> structSpan = MemoryMarshal.Cast<byte, MyStruct>(span);
        Console.WriteLine(structSpan[0].X); // 1
        Console.WriteLine(structSpan[0].Y); // 2
    }
}

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static async Task<object> GetDataAsync()
    {
        // 実際にはstringを返しているが、Task<object>として扱われる
        return await Task.FromResult("Hello");
    }
    static async Task Main()
    {
        try
        {
            object result = await GetDataAsync();
            Console.WriteLine(result);
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

Hello

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static async IAsyncEnumerable<object> GetItemsAsync()
    {
        yield return "Hello";
        yield return 123;
    }
    static async Task Main()
    {
        try
        {
            await foreach (string item in GetItemsAsync())
            {
                Console.WriteLine(item);
            }
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("InvalidCastExceptionが発生しました: " + ex.Message);
        }
    }
}

Hello
InvalidCastExceptionが発生しました: Unable to cast object of type 'System.Int32' to type 'System.String'.

using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
    static async Task ThrowExceptionAsync()
    {
        await Task.Delay(100).ConfigureAwait(false);
        throw new InvalidCastException("非同期処理での例外");
    }
    static async Task Main()
    {
        try
        {
            await ThrowExceptionAsync();
        }
        catch (InvalidCastException ex)
        {
            Console.WriteLine("例外をキャッチしました: " + ex.Message);
        }
    }
}

例外をキャッチしました: 非同期処理での例外

using System;
using Xunit;
public class CastTests
{
    [Fact]
    public void InvalidCast_ThrowsInvalidCastException()
    {
        object obj = "Hello";
        // objをintにキャストしようとして例外が発生することを検証
        Assert.Throws<InvalidCastException>(() =>
        {
            int number = (int)obj;
        });
    }
}

using System;
using Xunit;
public class CastTheoryTests
{
    [Theory]
    [InlineData("Hello", typeof(string), true)]
    [InlineData(123, typeof(int), true)]
    [InlineData(123, typeof(string), false)]
    [InlineData(null, typeof(string), true)]
    public void CastCompatibilityTest(object input, Type targetType, bool canCast)
    {
        if (canCast)
        {
            // キャストが成功することを期待
            var result = Convert.ChangeType(input, targetType);
            Assert.NotNull(result);
        }
        else
        {
            // キャストが失敗し例外が発生することを期待
            Assert.Throws<InvalidCastException>(() =>
            {
                var result = Convert.ChangeType(input, targetType);
            });
        }
    }
}

using System;
using Moq;
using Xunit;
public interface IService
{
    object GetData();
}
public class ServiceTests
{
    [Fact]
    public void Mock_ReturnsIncorrectType_ThrowsInvalidCastException()
    {
        var mock = new Mock<IService>();
        mock.Setup(s => s.GetData()).Returns("Hello");
        IService service = mock.Object;
        Assert.Throws<InvalidCastException>(() =>
        {
            // 戻り値をintにキャストしようとして例外発生
            int value = (int)service.GetData();
        });
    }
    [Fact]
    public void Mock_ReturnsCorrectType_NoException()
    {
        var mock = new Mock<IService>();
        mock.Setup(s => s.GetData()).Returns(123);
        IService service = mock.Object;
        int value = (int)service.GetData();
        Assert.Equal(123, value);
    }
}

object obj = 123;
if (obj is int or double)
{
    Console.WriteLine("objはintかdouble型です。");
}

#nullable enable
string? nullableStr = null;
string nonNullableStr = nullableStr!; // 明示的なnull許容解除
if (nullableStr is not null)
{
    Console.WriteLine(nullableStr.Length); // 安全にアクセス可能
}

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        int value = 42;
        Console.WriteLine($"値は{value}です。"); // 従来の補間
        // C# 10以降ではInterpolated String Handlerにより効率化
    }
}