record vs class vs struct - C#での選択指針

C# 9で導入されたrecord型は、開発者に新たなデータ型の選択肢をもたらしました。class、struct、recordの使い分けについて、実践的な観点から解説します。

問題の背景

多くの開発者が以下の疑問を持っています：

DTO（Data Transfer Object）にはrecordを使用すべきか？
APIコントローラーのリクエストバインディングにrecordは適しているか？
具体的には、SearchParametersのようなパラメータクラスをrecordにするべきか？

INFO

DTO（Data Transfer Object）は、異なるレイヤー間でデータを転送するためのオブジェクトです。通常、ビジネスロジックを持たず、データの保持のみを目的とします。

各データ型の基本特性

class（クラス）

参照型：ヒープにメモリ確保
継承とポリモーフィズムをサポート
責任と動作の定義が主目的
ミュータブル（変更可能）が基本

struct（構造体）

値型：スタックにメモリ確保
継承不可（インターフェース実装は可能）
16バイト以下の小さなデータ構造向け
コピーが効率的
値のセマンティクス

record（レコード）

参照型だが値ベースの等価性
不変性を前提として設計
簡潔な構文と非破壊的変更（with式）
データ中心の型向け

選択フローチャート

詳細な選択基準

structを選択する場合

以下のすべての条件を満たす場合にstructを検討します：

単一の値を論理的に表現（int、doubleなどの基本型に類似）
インスタンスサイズが16バイト未満
不変である
頻繁にボックス化されることがない

WARNING

大きなstructはパフォーマンス上の問題を引き起こす可能性があります。16バイトを超える場合はclassまたはrecordを検討してください。

recordを選択する場合

以下の条件に当てはまる場合、recordが適しています：

複雑な値をカプセル化する
不変性が重要である
単方向（一方向）のデータフローで使用する
値ベースの等価性が必要である

classを選択する場合

上記の条件に当てはまらない場合、または以下が必要な場合はclassを使用します：

継承やポリモーフィズム
ミュータブルな状態管理
複雑なビジネスロジックのカプセル化

実践的な使用例

DTOとリクエストバインディング

質問の例であるSearchParametersは、recordを使用する理想的なケースです：

csharp

public record SearchParameters(
    string Query, 
    int Page, 
    int PageSize, 
    string SortBy);

コントローラーでの使用サービスクラスでの使用

csharp

public class HomeController : Controller
{ 
    public async Task<IActionResult> Search(SearchParameters searchParams)
    {
        await _service.SearchAsync(searchParams);
    }
}

csharp

public class SearchService
{
    public async Task<List<Result>> SearchAsync(SearchParameters parameters)
    {
        // パラメータを使用して検索実行
        var results = await _repository.Search(
            parameters.Query, 
            parameters.Page, 
            parameters.PageSize, 
            parameters.SortBy);
            
        return results;
    }
}

recordの不変性と変更操作

recordはデフォルトで不変ですが、with式を使って非破壊的変更が可能です：

csharp

var initialParams = new SearchParameters("query", 1, 10, "name");
var nextPageParams = initialParams with { Page = 2 };

recordの詳細な動作

コピーのセマンティクス

recordのコピー動作には注意が必要です：

csharp

var original = new MyRecord(new List<string>());
var shallowCopy = original; // 参照のコピー
var withCopy = original with { }; // 新しい参照、ただし参照型プロパティは共有

original.List.Add("item");
// shallowCopy.Listには"item"が含まれる
// withCopy.Listにも"item"が含まれる（同じ参照を共有）

パフォーマンス考慮事項

recordは値の比較を行うため、大規模なデータ構造ではパフォーマンスに影響する可能性があります。ただし、ほとんどの実践的なユースケースでは、このオーバーヘッドは無視できます。

TIP

データベースやファイルシステム操作を行うアプリケーションでは、通常、これらの操作の方がrecordのコピーコストよりもはるかに高くなります。

追加の型オプション

readonly struct

C# 7.2で導入されたreadonly structは、完全な不変性を保証する構造体です：

csharp

public readonly struct Point
{
    public Point(double x, double y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
    
    public double X { get; }
    public double Y { get; }
}

record struct

C# 10で導入されたrecord structは、recordの機能を持つ構造体です：

csharp

public record struct Point(double X, double Y);

まとめ

特徴	class	struct	record
型	参照型	値型	参照型
等価性	参照ベース	値ベース	値ベース
不変性	オプション	オプション	デフォルト
継承	可能	不可	可能
使用例	ビジネスロジック	小さな値型	データ転送・不変オブジェクト

結論として：

DTOやリクエストパラメータにはrecordを使用
16バイト以下の小さな不変値にはstructまたはreadonly structを使用
複雑な振る舞いや状態管理が必要な場合はclassを使用

recordはC#の型システムに強力な追加機能をもたらし、不変データモデルの作成を簡素化します。適切な場面で活用することで、より安全で理解しやすいコードを書くことができます。

関連記事

record vs class vs struct - C#での選択指針 ​

問題の背景 ​

各データ型の基本特性 ​

class（クラス） ​

struct（構造体） ​

record（レコード） ​

選択フローチャート ​

詳細な選択基準 ​

structを選択する場合 ​

recordを選択する場合 ​

classを選択する場合 ​

実践的な使用例 ​

DTOとリクエストバインディング ​

recordの不変性と変更操作 ​

recordの詳細な動作 ​

コピーのセマンティクス ​

パフォーマンス考慮事項 ​

追加の型オプション ​

readonly struct ​

record struct ​

まとめ ​

record vs class vs struct - C#での選択指針

問題の背景

各データ型の基本特性

class（クラス）

struct（構造体）

record（レコード）

選択フローチャート

詳細な選択基準

structを選択する場合

recordを選択する場合

classを選択する場合

実践的な使用例

DTOとリクエストバインディング

recordの不変性と変更操作

recordの詳細な動作

コピーのセマンティクス

パフォーマンス考慮事項

追加の型オプション

readonly struct

record struct

まとめ