数値型 C#での基礎知識 | C#プログラミング再入門

数値型の基本

プログラミングで数値は重要ですが、算数や数学の世界とは扱いがちょっと違う
ここではＣ＃言語で数値を扱うのに必要なあれこれをまとめて紹介してます

C#(.NET)の数値型は構造体として定義されている
int型はＣ＃の型であり、.NET型でのSystem.Int32構造体の別名
数値型のデフォルト値はいづれも０

int num = 10;
System.Int32 num = 10;

C# 型	範囲	サイズ	.NET 型
sbyte	-128 ～ 127	符号付き 8 ビット	System.SByte
byte	0 ～ 255	符号なし 8 ビット	System.Byte
short	-32,768 ～ 32,767	符号付き 16 ビット	System.Int16
ushort	0 ～ 65,535	符号なし 16 ビット	System.UInt16
int	-2,147,483,648 ～ 2,147,483,647	符号付き 32 ビット	System.Int32
uint	0 ～ 4,294,967,295	符号なし 32 ビット	System.UInt32
long	-9,223,372,036,854,775,808 ～ 9,223,372,036,854,775,807	符号付き 64 ビット	System.Int64
ulong	0 ～ 18,446,744,073,709,551,615	符号なし 64 ビット	System.UInt64

このほかにSystem.Numerics.BigInteger構造体という範囲制限ない符号付き整数を表す構造体がある

BigInteger 構造体 (System.Numerics)

任意の大きい符号付き整数を表します。

数値リテラル

１０進　プレフィックスなし
１６進　0x または0Xプレフィックス
バイナリ　ob または 0Bプレフィックス
符合なし　u または U　サフィックス
long型　lまはたＬサフィックス

区切り文字

C#7.0以降で追加された仕様

桁区切り文字としてアンダースコアが使える任意の場所に挿入されたアンスコが桁区切りとして使える

// 以下は同じ値　可読性だけ違う
int val1 = 123456789;
int val2 = 123_456_789:

Mathクラス

算術演算用にSystem.Mathクラスが便利メソッドを提供している
以下はその一部

var ret1 = Math.Abs(-10);       // 10 絶対値　10
var ret2 = Math.Ceiling(12.34); // 13 指定値以上の最少整数値
var ret3 = Math.Floor(12.34);   // 12 指定値以下の最大整数値
var ret4 = Math.Max(10, 15);    // 15 指定値で大きい方
var ret5 = Math.Min(10, 15);    // 10 指定値で小さい方
var ret6 = Math.Round(12.34);   // 12 五捨六入

Math クラス (System)

三角関数、対数関数、およびその他の一般的な数学関数の定数と静的メソッドを提供します。

数値と文字列型との変換

int型を例にしているが他の数値型も基本的には同じ

// 文字列を数値に変換する例（数値に変換不能な文字列が指定されたら例外）
int number1 = int.Parse("100");
int number2 = Convert.ToInt32("100");
  
// 文字列が数値に変換できるかを確認し可能な場合はその数値、不可の場合はNull
Func<string, int?> func = (str) => int.TryParse(str, out int value) ? (int?)value : null;
 
int? number3 = func("100"); // 100
int? number4 = func("");     // null;
  
// 数値を文字列に変換
string str1 = 100.ToString();
string str2 = System.Convert.ToString(100);

除算は最後に

2 / 3 * 3 ≠ 2 * 3 / 3
演算は左から順に行われる。2 / 3 は 0.5 だが剰余は切り捨てられて0となりこれに３を掛けても０

int ret1 = 2 / 3 * 3;  // 0
int ret2 = 2 * 3 / 3;  // 2

型変換暗黙の変換とキャスト

// 桁数の大きい型へは暗黙の変換が可能 　
short s = 10;
int i = s;
 
// 桁数の小さい型へはキャストすれば変換可能
long l1 = int.MaxValue;              // 2147483647
int i1 = (int)val20;                 // 2147483647
 
// 桁あふれは想定外の値となるから要注意
long l2 = (long)int.MaxValue + 1;    // 2147483648
int i2 = (int)val21;                 // -2147483648

浮動小数点型の誤差の問題

0.1など２進数で表せないことから誤差の集積が問題となりえる。

float f1 = 0;
decimal d1 = 0;
 
for(int cnt = 0 ; cnt < 100 ; ++cnt)
{
    f1 += 0.1f;     // 10.0000019
    d1 += 0.1m;     // 10
}

オーバーフローのチェック

checkedキーワード指定すると桁あふれ時は例外がスローされる

// 定数値のみの場合はコンパイル不可
//int value1 = 2147483647 + 1;
//int value1 = int.MaxValue + 1;
 
// 桁溢れで不正値となる
int one = 1;
int value2 = 2147483647 + one; // -2147483648
  
checked
{
    // checked内では桁あふれ時にOverflowException がスローされる
    int value3 = 2147483647 + one;
}