[C#] ジェネリックの T 型が参照型か値型かを判定する

2024-09-06 (金)

Generic の型引数 T の Type が参照型かどうかを判定する方法です。参照型(を含む)の場合は、参照を解放する場面に使用する想定です。
例えば、ArralPool に返す前の参照クリア、Remove した際の参照クリアのような場面です。

環境

.NET 8.0.8 (SDK 8.0.400)
C# 12.0
Visual Studio 2022 Version 17.11.2
Windows 11 Pro 23H2 22631.4037

判定するコード

// T 型が参照型かどうかだけ判定したければ、こちら
bool IsReference<T>() => !typeof(T).IsValueType && default(T) is null;

// T が値型の場合に、参照型を含む値型かどうかまで判定したければ、こちら (.NET Core 2 以降)
bool IsReferenceOrContainsReferences<T>() => RuntimeHelpers.IsReferenceOrContainsReferences<T>();

IsReference<T>() については、typeof(T).IsValueType で値型かどうか、default(T) is null で参照型またはインターフェイスかを判定しています。
また、以下の判定はどちらも同じですが、処理時間が50～100倍ほど差がありました。

// こちらの方が高速
bool IsReference<T>() => !typeof(T).IsValueType && default(T) is null;

// 以下のように判定することもできますが、50～100倍ほど遅い
bool IsReference<T>() => typeof(T) is { IsClass: true } or { IsInterface: true };

判定の結果例

上記の IsReference<T>(), IsReferenceOrContainsReferences<T>() の判定結果の例です。

参考に、以下の結果も記載します。

Category	TypeName (T 型)	IsReference	IsReferenceOrContainsReferences	IsValueType	IsClass	IsInterface	DefaultIsNull
値型	Int32	false	false	true	false	false	false
値型	MyStruct	false	false	true	false	false	false
値型	MyEnum	false	false	true	false	false	false

値型?	Int32?	false	false	true	false	false	true
値型?	MyStruct?	false	false	true	false	false	true
値型?	MyEnum?	false	false	true	false	false	true

参照型	String	true	true	false	true	false	true
参照型	MyClass	true	true	false	true	false	true
参照型	IMyInterface	true	true	false	false	true	true

参照型を含む	MyReferenceClass	true	true	false	true	false	true
参照型を含む	MyReferenceStruct	false	true	true	false	false	false
参照型を含む	MyReferenceStruct?	false	true	true	false	false	true

上記の LINQPad コードです。

void Main()
{
    new Result[]
    {
        // 値型
        Get<int>("値型"),
        Get<MyStruct>("値型"),
        Get<MyEnum>("値型"),
        // 値型 Nullable
        Get<int?>("値型?"),
        Get<MyStruct?>("値型?"),
        Get<MyEnum?>("値型?"),
        // 参照型
        Get<String>("参照型"),
        Get<MyClass>("参照型"),
        Get<IMyInterface>("参照型"),
        // 参照型を含む
        Get<MyReferenceClass>("参照型を含む"),
        Get<MyReferenceStruct>("参照型を含む"),
        Get<MyReferenceStruct?>("参照型を含む"),
    }.Dump();
}

enum MyEnum;
class MyClass;
struct MyStruct;
interface IMyInterface;

record class MyReferenceClass(MyClass My);
record struct MyReferenceStruct(MyClass My);

ref struct MyRefStruct;
class MyInterfaceClass : IMyInterface;
struct MyInterfaceStruct : IMyInterface;

Result Get<T>(string category)
{
    var type = typeof(T);

    return new Result
    {
        Category = category,
        TypeName = GetNullableTypeName(type),
        IsReference = !type.IsValueType && default(T) is null,
        IsReferenceOrContainsReferences = RuntimeHelpers.IsReferenceOrContainsReferences<T>(),
        IsValueType = type.IsValueType,
        IsClass = type.IsClass,
        IsInterface = type.IsInterface,
        DefaultIsNull = default(T) is null,
    };

    static string GetNullableTypeName(Type type)
    {
        if (type.IsGenericType && type.GetGenericTypeDefinition() == typeof(Nullable<>))
        {
            return $"{Nullable.GetUnderlyingType(type).Name}?";
        }
        return type.Name;
    }
}

record class Result()
{
    public required string Category { get; init; }
    public required string TypeName { get; init; }
    public required bool IsReference { get; init; }
    public required bool IsReferenceOrContainsReferences { get; init; }
    public required bool IsValueType { get; init; }
    public required bool IsClass { get; init; }
    public required bool IsInterface { get; init; }
    public required bool DefaultIsNull { get; init; }
}