# C# クイックリファレンス

*型、LINQ、async/await、コレクション、OOP 必須事項*

> Source: Microsoft C# Documentation (learn.microsoft.com) · MIT

## 基礎

### Hello World

```
Console.WriteLine("Hello, World!");  // top-level (C# 10+)
// Classic: class Program { static void Main() { ... } }
```

### ビルド & 実行

```
dotnet new console -n MyApp   # create project
dotnet run                     # compile and run
dotnet build                   # compile only
```

### 変数 & 定数

```
int x = 42;
var name = "Alice";           // type inference
const double Pi = 3.14159;
readonly int maxRetries = 3;  // set once, in ctor
```

## 型

### 値型

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `int` | 32 ビット符号付き整数 |
| `long` | 64 ビット符号付き整数 |
| `float` | 32 ビット浮動小数点（サフィックス `f`） |
| `double` | 64 ビット浮動小数点 |
| `decimal` | 128 ビット高精度（サフィックス `m`） |
| `bool` | `true` / `false` |
| `char` | 16 ビット Unicode 文字 |

### 参照型

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `string` | 不変の UTF-16 テキスト |
| `object` | 全型の基底型 |
| `dynamic` | コンパイル時の型チェックを省略 |
| `int[]` | 整数の配列 |
| `List<T>` | ジェネリックリスト（System.Collections.Generic） |

### Nullable & タプル

```
int? age = null;               // nullable value type
string? name = null;           // nullable reference (C# 8+)
var point = (X: 1, Y: 2);     // named tuple
Console.WriteLine(point.X);
```

### 文字列機能

```
string name = "World";
string msg = $"Hello, {name}!";       // interpolation
string path = @"C:\Users\file.txt";   // verbatim
string raw = """raw "string" here""";  // raw (C# 11+)
```

## 制御フロー

### If / Else

```
if (x > 0) Console.WriteLine("positive");
else if (x == 0) Console.WriteLine("zero");
else Console.WriteLine("negative");
```

### Switch & パターンマッチング

```
string label = x switch {
    > 0 => "positive", 0 => "zero", _ => "negative"
};
if (obj is string s && s.Length > 0) { }  // pattern match
```

### ループ

```
for (int i = 0; i < 10; i++) { }
foreach (var item in collection) { }
while (condition) { }
do { } while (condition);
```

## クラス

### クラスの定義

```
public class Person {
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; init; }       // init-only (C# 9+)
    public Person(string name, int age) { Name = name; Age = age; }
}
```

### レコード（C# 9+）

```
public record Point(double X, double Y);
var p1 = new Point(1, 2);
var p2 = p1 with { X = 3 };  // non-destructive copy
// auto: Equals, GetHashCode, ToString, deconstruct
```

### 継承

```
public abstract class Shape { public abstract double Area(); }
public class Circle(double r) : Shape {
    public override double Area() => Math.PI * r * r;
}
```

### アクセス修飾子

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `public` | どこからでもアクセス可能 |
| `private` | 同一クラスのみ（メンバーのデフォルト） |
| `protected` | 同一クラスおよび派生クラス |
| `internal` | 同一アセンブリのみ（クラスのデフォルト） |
| `protected internal` | 同一アセンブリまたは派生クラス |

## インターフェイス

### インターフェイスの定義

```
public interface IShape {
    double Area();
    double Perimeter() => 0;  // default impl (C# 8+)
}
public class Rect(double w, double h) : IShape { public double Area() => w * h; }
```

### よく使うインターフェイス

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `IEnumerable<T>` | イテレーションサポート（foreach、LINQ） |
| `IDisposable` | 確定的クリーンアップ（`using` 文） |
| `IComparable<T>` | ソート用の自然順序 |
| `IEquatable<T>` | 値の等値比較 |
| `ICloneable` | オブジェクトのクローン |

## LINQ

### メソッド構文

```
var result = numbers
    .Where(n => n > 3)
    .OrderBy(n => n)
    .Select(n => n * 2)
    .ToList();
```

### クエリ構文

```
var result = from n in numbers
             where n > 3
             orderby n
             select n * 2;
```

### よく使う LINQ メソッド

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `.Where(pred)` | 要素をフィルタリング |
| `.Select(func)` | 要素を射影 / 変換 |
| `.OrderBy(key)` | 昇順にソート |
| `.GroupBy(key)` | キーで要素をグループ化 |
| `.First() / .FirstOrDefault()` | 最初の要素（またはデフォルト） |
| `.Any(pred)` | いずれかの要素がマッチすれば `true` |
| `.Count()` | 要素数 |
| `.Sum() / .Average()` | 数値の集約 |
| `.Distinct()` | 重複を削除 |
| `.SelectMany(func)` | ネストされたコレクションをフラット化 |

## Async/Await

### 非同期メソッド

```
public async Task<string> FetchAsync(string url) {
    using var client = new HttpClient();
    return await client.GetStringAsync(url);
}
```

### タスクコンビネータ

```
var results = await Task.WhenAll(task1, task2, task3);
var first = await Task.WhenAny(task1, task2);
```

### 非同期パターン

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `Task` | 非同期の void 戻り値（結果なし） |
| `Task<T>` | 型 T の結果を持つ非同期戻り値 |
| `ValueTask<T>` | 同期が速いパス向けの軽量タスク |
| `await foreach` | `IAsyncEnumerable<T>` の非同期イテレーション |
| `CancellationToken` | 非同期操作の協調的キャンセル |

## コレクション

### よく使うコレクション

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `List<T>` | 動的配列、高速なインデックスアクセス |
| `Dictionary<K,V>` | ハッシュマップ、O(1) のキールックアップ |
| `HashSet<T>` | ユニーク要素、O(1) ルックアップ |
| `Queue<T>` | FIFO コレクション |
| `Stack<T>` | LIFO コレクション |
| `LinkedList<T>` | 双方向リンクリスト |
| `SortedDictionary<K,V>` | キーでソート済み（ツリーベース） |

### Dictionary の使い方

```
var dict = new Dictionary<string, int> {
    ["Alice"] = 90, ["Bob"] = 85
};
dict.TryGetValue("Alice", out int score);
foreach (var (key, val) in dict) { }
```

### イミュータブルコレクション

```
using System.Collections.Immutable;
var list = ImmutableList.Create(1, 2, 3);
var newList = list.Add(4);  // returns new list
```

## プロパティ

### プロパティ構文

```
public string Name { get; set; }
public int Age { get; private set; }
public string Email { get; init; }        // init-only
public string Display => $"{Name} ({Age})"; // computed
```

### インデクサー

```
public double this[int row, int col] {
    get => data[row, col];
    set => data[row, col] = value;
}
```

### プロパティパターン

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `{ get; set; }` | 読み書き可能な自動プロパティ |
| `{ get; }` | 読み取り専用（コンストラクタでのみ設定） |
| `{ get; init; }` | 初期化後は読み取り専用（C# 9+） |
| `{ get; private set; }` | パブリック読み取り、プライベート書き込み |
| `=> expression` | 式本体（計算済み）プロパティ |

## 例外

### Try / Catch / Finally

```
try { int result = int.Parse(input); }
catch (FormatException ex) { Console.Error.WriteLine(ex.Message); }
catch (Exception ex) when (ex is not OutOfMemoryException) { }
finally { /* always executes */ }
```

### using 文

```
using var file = File.OpenRead("data.txt");
// file.Dispose() called automatically at scope end
// equivalent to try/finally with Dispose()
```

### よく使う例外

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `ArgumentNullException` | メソッドに null 引数が渡された |
| `ArgumentOutOfRangeException` | 引数が有効範囲外 |
| `InvalidOperationException` | 現在の状態では無効な操作 |
| `NullReferenceException` | null オブジェクトの逆参照 |
| `KeyNotFoundException` | 辞書にキーが見つからない |
| `NotImplementedException` | メソッドが未実装 |

### カスタム例外

```
public class AppException : Exception {
    public int Code { get; }
    public AppException(string msg, int code)
        : base(msg) { Code = code; }
}
```