C# Language
C＃Structsを使用してUnion型を作成する方法（C Unionと同様）

備考

Cスタイルの共用体（C＃

連合型は、C言語などのいくつかの言語で使用され、「重複」する可能性のあるいくつかの異なる型を含みます。つまり、長さと型が異なる場合でも、同じメモリオフセットから始まる異なるフィールドを含む可能性があります。これには、メモリの節約と自動変換の両方の利点があります。例としてIPアドレスを考えてみましょう。内部的には、IPアドレスは整数で表されますが、Byte1.Byte2.Byte3.Byte4のように異なるByteコンポーネントにアクセスしたいことがあります。これは、Int32やlongなどのプリミティブであるか、自分で定義する他の構造体であれ、どのような値型でも機能します。

Explicit Layout Structsを使用することでC＃でも同じ効果を得ることができます。

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

// The struct needs to be annotated as "Explicit Layout"
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct IpAddress
{
    // The "FieldOffset" means that this Integer starts, an offset in bytes.
    // sizeof(int) 4, sizeof(byte) = 1
    [FieldOffset(0)] public int Address;
    [FieldOffset(0)] public byte Byte1;
    [FieldOffset(1)] public byte Byte2;
    [FieldOffset(2)] public byte Byte3;
    [FieldOffset(3)] public byte Byte4;

    public IpAddress(int address) : this()
    {
        // When we init the Int, the Bytes will change too.
        Address = address;
    }

    // Now we can use the explicit layout to access the 
    // bytes separately, without doing any conversion.
    public override string ToString() => $"{Byte1}.{Byte2}.{Byte3}.{Byte4}";
}

この方法でStructを定義したら、CでUnionを使用するときと同じように使用することができます。たとえば、IPアドレスをRandom Integerとして作成し、アドレスの最初のトークンを '100'に変更します'ABCD'から '100.BCD'まで：

var ip = new IpAddress(new Random().Next());
Console.WriteLine($"{ip} = {ip.Address}");
ip.Byte1 = 100;
Console.WriteLine($"{ip} = {ip.Address}");

出力：

75.49.5.32 = 537211211
100.49.5.32 = 537211236

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C＃のUnion Typesには、Structフィールドも含めることができます

プリミティブとは別に、C＃のExplicit Layout構造体（共用体）には他の構造体を含めることもできます。フィールドが参照ではなくValue型である限り、それはUnionに含めることができます：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

// The struct needs to be annotated as "Explicit Layout"
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct IpAddress
{
    // Same definition of IpAddress, from the example above
}

// Now let's see if we can fit a whole URL into a long

// Let's define a short enum to hold protocols
enum Protocol : short { Http, Https, Ftp, Sftp, Tcp }

// The Service struct will hold the Address, the Port and the Protocol
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct Service
{
    [FieldOffset(0)] public IpAddress Address;
    [FieldOffset(4)] public ushort Port;
    [FieldOffset(6)] public Protocol AppProtocol;
    [FieldOffset(0)] public long Payload;

    public Service(IpAddress address, ushort port, Protocol protocol)
    {
        Payload = 0;
        Address = address;
        Port  = port;
        AppProtocol = protocol;
    }

    public Service(long payload)
    {
        Address = new IpAddress(0);
        Port = 80;
        AppProtocol = Protocol.Http;
        Payload = payload;
    }

    public Service Copy() => new Service(Payload);

    public override string ToString() => $"{AppProtocol}//{Address}:{Port}/";
}

サービスユニオン全体が長い（8バイト）サイズに収まることを確認できます。

var ip = new IpAddress(new Random().Next());
Console.WriteLine($"Size: {Marshal.SizeOf(ip)} bytes. Value: {ip.Address} = {ip}.");

var s1 = new Service(ip, 8080, Protocol.Https);
var s2 = new Service(s1.Payload);
s2.Address.Byte1 = 100;
s2.AppProtocol = Protocol.Ftp;

Console.WriteLine($"Size: {Marshal.SizeOf(s1)} bytes. Value: {s1.Address} = {s1}.");
Console.WriteLine($"Size: {Marshal.SizeOf(s2)} bytes. Value: {s2.Address} = {s2}.");

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