今回はコレクション リテラルの話。

・提案 issue: [Proposal]: Collection literals #5354

今日の話も、提案自体は去年から結構前向きに検討されてたものです。 リスト パターンの実装の過程で出てきた案で、元から「C# 11 には間に合わないかも」みたいな空気感だったもの。 昨年11月に C# 11 が世に出た後、改めて進捗が出始めたので、今日はその辺りの話になります。

ちなみに、Language Feature Status で、最近 "C# Next" の欄に並びました。 実装もちらほら始まっているので、割かし C# 12 入りが有望だと思います。

コレクション リテラルおさらい

去年から大体決まってそうなところをおさらい。

文法的には [] を使う案が有力です。

using System.Collections.Immutable;

// いろんなコレクション型に対して共通して使える。
int[] array = [1, 2, 3];
Span<int> span = [1, 2, 3];
List<int> list = [1, 2, 3];
ImmutableArray<int> immutable = [1, 2, 3];

また、同時に、いわゆる "spread" と呼ばれる操作も導入されます。

// いろんなコレクション型に対して共通して使える。
int[] a = [1, 2];
int[] b = [3, 4];

// これだと、2重配列の [ [1, 2], [3, 4] ] になる。
int[][] nested = [a, b];

// これが "spread"。各コレクションを展開して、concat 的な操作をする。
// [ 1, 2, 3, 4] になる。
int[] spread = [..a, ..b];

// もちろん混在もあり得る。
// [ [1, 2], 3, 4] になる。
object[] spread = [a, ..b];

導入の動機は以下のようなものです。

  • 現在だと new T[] { ... }, new T { ... }, stackalloc T[] { ... }, T.Create(...) みたいにバラバラな書き方になるものを簡潔な書き方に統一する
    • 特に、stackalloc みたいな不自然な構文の必要性を減らす
  • リスト パターンと対称な構文を用意する
  • コレクション初期化周りのパフォーマンス改善
    • 現状書くとすると a.Concat(b).Append(c).ToArray() は書くのが煩雑な上にパフォーマンスが悪い
    • ReadOnlySpan 最適化みたいな知らないとまず書けない最適化を減らしたい
  • 型推論フレンドリーにしたい

その後

最近の C# チームは、有望そうな機能ごとに、その機能を専門に検討する「Working Group」という単位を作って作業をしています。 コレクション リテラルにも Working Group があって、2回ほど Working Group 内でのミーティング議事録が公開されています。

以下、これらの議事録から去年からの進捗を拾って列挙していこうかと思います。

  • 自然な型 (var x = [a]; のときの x の型)は List<T> がよさそう
    • var a = [x]; a.Add(y); ってやりたい
    • let (readonly local) が入るんなら、let x = [a]; の自然な型は ImmutableArray<T> がよさげ。Swift がそう
  • アロケーションを減らせるように、長さが既知なら new List<T>(length) みたいに capacity を渡せるようにしたい
    • IEnumerable<T> に対しても、Enumerable.TryGetNonEnumeratedCount を使って事前に長さをとれないか試みる
  • 当初予定では var x = new(length); x.Init(buffer); みたいなコード生成のつもりでいたけども、このメソッドは Init よりも Construct という名前の方がいいかも
  • 長さが未知の [..enumarable] を ImmutableArray<T> みたいな Add が使えない型に対しても使えるようにしたい
  • lazy な enumerable に対して [..a, ..b] するとき、これも lazy であってほしいと望む人もいそうだけど、たぶん、(即時評価で)新しいコレクション作る
  • 新しい文法がが「一番パフォーマンスいい」状態にはしたい
    • (ImmutableArray<T> に対する [..enumerableOfT] は ImmutableArray.CreateRange<T> よりも遅くなってはいけない。)
  • [..a] は a のクローン手段として使えていい
  • [] は null と同様に、「どんな型のコレクションにでも代入できる特殊なリテラル」であるべき
  • var list = cond ? [str] : [obj]; の型はどう決める？ target-typed? それか、common-base-type?
  • 一緒に Dictionary リテラルもやる。最有力候補は [key:value]という書き方
    • key:value の部分で KeyValuePair<TKey, TValue> なリテラルになりそう
    • List<T>, Dictionary<TKey, TValue>, KeyValuePair<TKey, TValue> の3つの型は first-class になりそう

Dictionary リテラル

特に、Dictionary リテラルの話は去年はまだなかったですかね、確か。 候補となる文法は以下のようなもの。 (このうち、[key: value] が有力。[ [key] = value ] もありかも。)

var dict1 = { "key1": "value1", "key2": "value2" };
var dict2 = ["key1": "value1", "key2": "value2" ];
var dict3 = [ ["key1"] = "value1", ["key2"] = "value2" ];
var dict4 = ["key1" => "value1", "key2" => "value2"];

Dictionary リテラルをやるのであれば、一緒に「Dictionary パターン」もやりたいそうです。

var dict = [ "key1": "value1", "key2": "value2" ];

if (dict is [ "key1": var value ])
{
}

[key: value] の場合には x.Add(new(key, value)) (もしくは前述の Construct)扱いで、 [ [key] = value ] の場合には x[key] = value 扱いという区別で両方認める可能性もあります。 この場合、「パターン」の方も、以下のような別パターンを考えます。

var dict = [ ["key1"] = "value1", ["key2"] = "value2" ];

if (dict is [ ["key1"]: var value ])
{
}

他に、以下のような話あり。

  • spread の併用で [..dict, prop: a] とか書くのも OK
  • Swift は [:] で空辞書リテラル作れる。C# もやる？
  • init void Init(KeyValuePair<TKey, TValue>[] values) で実装
  • コレクション インデクサー(List<string> list = [0: "first", 1: "second"]; みたいなの)も認める？
  • Dictionary 2個連結した [..dict1, ..dict2] は Dictionary であるべき

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