失敗から学ぶ参照型とブレークポイント

2025年7月28日

— Visual Studio デバッガで「オブジェクトを指す」ってこういうこと

1. この記事でわかること
2. 1. 参照型変数のライフサイクル
3. 2. NullReferenceException を再現してみよう
- 3.1. 何が起きる？
4. 3. ブレークポイントで“インスタンスを指す”とは
5. 4. デバッグ窓の読み方ミニレクチャー
6. 5. まとめ & 自習課題

この記事でわかること

見出し	学べる内容
1. 参照型変数のライフサイクル	null → new でインスタンス確保 → 参照コピー
2. NullReferenceException を再現してみよう	失敗例から「何が起きたか」を体感
3. ブレークポイントで“インスタンスを指す”とは	デバッガに映る this と参照先オブジェクト
4. デバッグ窓（Autos/Locals/Watch）の読み方	値の変化を追って理解を深める
5. まとめ & 自習課題	今日の要点と次のステップ

1. 参照型変数のライフサイクル

C# のクラスは 参照型。

変数に入るのは“実体”ではなく 参照（ポインタのような情報） です。

代表的な 3 ステップで振る舞いを整理しておきましょう。

宣言直後 参照は null。
new 実行後 ヒープにオブジェクトが確保され、参照がその場所を指す。
参照コピー 別変数へ代入しても“指し示すアドレス”は同じ。

2. NullReferenceException を再現してみよう

まずはあえて失敗例を作り、エラーと向き合います。

class Person
{
    public string Name;

    public void IntroduceSelf()
    {
        Console.WriteLine(Name);
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Person p = null;                                // ★ まだ実体なし
        Console.WriteLine($"宣言直後: p == null → {p == null}");

        p.IntroduceSelf();                              // ★ ここで例外！
    }
}

何が起きる？

行 19 でブレークポイントを置いて実行 → 赤丸に黄色矢印
例外ダイアログ: System.NullReferenceExceptionオブジェクト参照がオブジェクトインスタンスに設定されていません。

ポイント

p が null のままメソッドを呼ぼうとした。
デバッガの [自動] や [ローカル] ウィンドウでも p = null と表示される。

3. ブレークポイントで“インスタンスを指す”とは

次に正しい手順でインスタンスを生成し、ブレークポイントを再度確認します。

Person p = new Person { Name = "太郎" };   // ★ ヒープ上に確保
p.IntroduceSelf();                        // ★ ブレークポイント

上の２行目(p. でブレークポイント。
続行（F5）→ Personオブジェクトの IntroduceSelf() 内で停止。

ここが注目点！

デバッガウィンドウ	表示例	意味
自動 / ローカル	p → {ReferenceTypeRuntimeSample.Person}Name → “太郎"	p はヒープ上の Person を指している
自動プロパティポップアップ	Name = “太郎"	参照先オブジェクトのフィールド値
[自動] this	{ReferenceTypeRuntimeSample.Person}	メソッド内での自分自身

ブレークポイントは「この行が実行される直前」で止まる。

その時点で this が実体を持つ ことが目で確認できます。

4. デバッグ窓の読み方ミニレクチャー

窓	特徴	使いどころ
自動	直前・直後に関わる変数を自動表示	まずはここをチラ見
ローカル	現在のスコープの全ローカル変数	null チェックや参照先の確認
ウォッチ	自分で追加した式を常時監視	p == q など比較式を入れてもOK

ワンポイント

参照をコピーした後 Person q = p;、Watch 窓に p == q を入れると true。
p と q の Name を書き換えて値が同時に変わる様子も必見。

5. まとめ & 自習課題

今日の要点

null のままメソッドを呼ぶと必ず落ちる。
ブレークポイントで停止した瞬間、this やローカル変数が“どのオブジェクトを指しているか” をデバッガが教えてくれる。
参照コピーはアドレス共有。書き換えは互いに影響する。

自習課題

練習 1 Person に Age も追加し、0 歳なら警告を出すロジックを実装。Age を設定し忘れた場合にデバッガで値を確認してみよう。
練習 2 p = null; に戻し、null 条件演算子 p?.IntroduceSelf(); を使うとどうなるか観察。
練習 3 Watch 窓で System.Runtime.CompilerServices.RuntimeHelpers.GetHashCode(p)を追加し、参照コピー前後のハッシュコードを比較してみる。