C#のメソッド：ref・out・paramsとオーバーロードを.NET 10で検証

2026年11月改訂： この記事は2021年に韓国語で書いたメソッドの講座を、日本語向けに書き直したものです。例を .NET 10.0.14（C# 14）でコンパイルし直したところ、オーバーロード説明用の断片は double 版の戻り値の型が int になっていてコンパイルできず（error CS0266）、完成版の Add(544.2, 63.2) は元記事の 607.4 ではなく 607.4000000000001 と表示されました。params の例は出力が載っていなかったので、実際の結果（sum=188、sum=39）を補っています。さらに2021年以降に入った params ReadOnlySpan<T>（C# 13）、ローカル関数、オーバーロードの落とし穴と、params の割り当ての実測を足しました。

C#のメソッドを学び始めた人や、ref/out/params は知っているけれど in、ローカル関数、params ReadOnlySpan<int> がいつ入って何が違うのか知りたい人向けの記事です。先に結論を書くと、C#の引数は既定では値がコピーされて渡り、呼び出し側の変数を書き換えるには ref/out が要ります。可変長引数は params ReadOnlySpan<T> で受ければ配列の割り当てが消え、オーバーロードは思ったより頻繁に「意図と違うメソッド」を選びます。

メソッドの定義と戻り値

メソッドは名前を付けたコードのまとまりです。形は次のとおりです。

[アクセス修飾子] [static] 戻り値の型 メソッド名(引数リスト) { 本体 }

元の記事はアクセス修飾子として private、public、protected の3つだけを挙げていましたが、C#には internal、protected internal、private protected を含めて6種類あり、何も書かなければクラスのメンバーは private です。また「引数が1つ以上ある」とも書いていましたが、引数のないメソッド（static int Next()）ももちろん書けます。

元の割り算の例はそのまま 4 を出しました。整数どうしの割り算なので小数点以下は切り捨てられ、0で割ると例外になります。1行のメソッドは C# 6 から => で書けます（式形式のメンバー）。

Console.WriteLine(Division(40, 10));
Console.WriteLine(Division(7, 2));
try { Console.WriteLine(Division(1, 0)); }
catch (DivideByZeroException e) { Console.WriteLine(e.GetType().Name); }

static int Division(int a, int b) => a / b;

4
3
DivideByZeroException

return はメソッドの途中にも書け、その時点でメソッドを抜けます。値を複数返したいときは、後で出てくる out よりタプルで返す方が読みやすくなります。

(int min, int max) = MinMax([4, 9, 1, 0, 21, 12]);
Console.WriteLine($"min={min} max={max}");   // min=0 max=21

値渡しと参照渡し

元の Swap の例2つは、.NET 10 でも同じ結果でした。ref なしで渡すと値がコピーされるので外の変数は変わらず、ref を付けると入れ替わります。

Swap before: a=40, b=10
Swap after: a=40, b=10      ← Swap(int a, int b)
Swap before: a=40, b=10
Swap after: a=10, b=40      ← Swap(ref int a, ref int b)

元の記事は ref を「変数のメモリアドレスを渡す」と説明していました。たとえとしては合っていますが、C#でもっと紛らわしいのは参照型（配列やクラス）を値渡しする場合です。配列を渡すと「配列を指す参照」がコピーされます。そのため要素の変更は外からも見えますが、引数に新しい配列を代入しても外には影響しません。

int[] data = [1, 2, 3];
Mutate(data);        Console.WriteLine(string.Join(" ", data));
Replace(data);       Console.WriteLine(string.Join(" ", data));
ReplaceRef(ref data); Console.WriteLine(string.Join(" ", data));

static void Mutate(int[] a) => a[0] = 100;           // 同じ配列の要素を変更
static void Replace(int[] a) => a = [7, 8, 9];        // 引数だけが変わる
static void ReplaceRef(ref int[] a) => a = [7, 8, 9]; // 呼び出し側の変数が変わる

100 2 3
100 2 3
7 8 9

Array.Resize(ref arr, n) が ref を取るのは、まさにこの3つ目の理由です（配列 の記事を参照）。

ref、out、in

元の ref で足し込む例（a=140、a=340、a=640）と out の例（a=100）はそのまま動きました。2つの違いはコンパイラーが強制する規則に表れます。わざと規則を破ってみました。

int a;
Add(ref a, 1);                                   // 初期化せずに ref で渡す
static void Add(ref int x, int y) { x += y; }
static void NoAssign(out int x) { }              // out に代入しない

Program.cs(2,9): error CS0165: 未割り当てのローカル変数 'a' が使用されました
Program.cs(4,13): error CS0177: out パラメーター 'x' はコントロールが現在のメソッドを抜ける前に割り当てられる必要があります

つまり ref は「読み書きする」引数、out は「書くだけの結果」引数です。out を一番よく見るのは Try パターンで、C# 7 からは呼び出しと同時に変数を宣言（out var）したり捨てたり（out _）できます。

if (int.TryParse("123", out var n)) Console.WriteLine($"parsed {n}");
if (!int.TryParse("12a", out _)) Console.WriteLine("not a number");

parsed 123
not a number

C# 7.2 で入った in は読み取り専用の参照です。大きな構造体をコピーせずに渡しつつ、メソッドが書き換えられないようにします。呼び出し側では in を省略でき、メソッド内で代入するとコンパイルエラーです。

static void Read(in int v) { v = 3; }

error CS8331: 変数 に割り当てることができません。'v' は読み取り専用変数であるため、ref 割り当ての右辺として使用することはできません。

（このメッセージは日本語リソースの訳が崩れていますが、.NET SDK 10.0.403 が実際に出した文面のままです。）int のような小さな値に in を付けても得はありません。数十バイト以上の struct を頻繁に渡すときだけ検討します。

params と C# 13 の params コレクション（実測）

元の params の例には出力がありませんでした。.NET 10 で実行した結果です。

sum=188
sum=39

params int[] は呼び出しのたびに引数を入れる配列を新しく作ります。C# 13 からは params の後ろに配列以外にも ReadOnlySpan<T> や List<T> などのコレクション型を書けます。Span 版は引数をスタックに置くので割り当てが起きません。

Console.WriteLine(Total());             // 0
Console.WriteLine(Total(1, 2, 3));      // 6
Console.WriteLine(Total([1, 2, 3, 4])); // 10（コレクション式もそのまま渡せる）
Console.WriteLine(TotalList(1, 2, 3));  // 3

static int Total(params ReadOnlySpan<int> xs) { int s = 0; foreach (var x in xs) s += x; return s; }
static int TotalList(params List<int> xs) => xs.Count;

差を測りました。int を4つ足すメソッドを3通り（[MethodImpl(NoInlining)]）用意し、それぞれ1000万回呼びます。Release ビルド、時間は Stopwatch、割り当ては GC.GetAllocatedBytesForCurrentThread()、ウォームアップ2回のあと3回計測です。

params int[] は1回の呼び出しごとに40バイト（配列ヘッダー＋int 4つ）を割り当て、1000万回で400MBになりました。Span 版は割り当てゼロで時間も半分です。引数の数が決まっているなら固定引数が最速でした。普通のアプリなら1000万回で0.03秒の差なので気にするほどではありませんが、ロギングや文字列組み立てのように毎秒大量に呼ばれるAPIなら Span 版のオーバーロードを用意する価値があります。.NET 10 のランタイムをリフレクションで確かめると、string.Join、string.Format、string.Concat、Path.Combine、Task.WhenAll、Console.WriteLine(string, …) にはすでに params ReadOnlySpan<T> 版があり、再コンパイルするだけでそちらが選ばれます。実際、string.Join(",", a, b, c) の割り当ては1回32バイト（結果の文字列だけ）で、同じ値を new string[] { a, b, c } で渡すと80バイトでした。

オーバーロード：2021年の例の誤りと実務の落とし穴

元のオーバーロードの断片は static int Add(double a, double b) となっていて、コンパイルできませんでした。

Program.cs(18,20): error CS0266: 型 'double' を 'int' に暗黙的に変換できません。明示的な変換が存在します (cast が不足していないかどうかを確認してください)

戻り値の型を double に直した完成版の出力です（表示文字列だけ英語にしています）。

Add(int, int)
60
Add(double, double)
607.4000000000001
Add(int, int, int)
20

元の記事では 607.4 でした。.NET Core 3.0 から double の既定の文字列化が「読み戻したときに同じ値になる最短の表現」に変わったため、544.2 + 63.2 の2進数の誤差がそのまま見えるようになったのです。表示用なら ToString("0.##")、金額のように10進の正確さが要るなら decimal（544.2m + 63.2m → 607.4）を使います。

オーバーロードが複数あるとき、コンパイラーがどれを選ぶかを確かめました（int、long、double、string? の4つの Show）。

Show(1);      // int 1
Show(1L);     // long 1
Show(1.0f);   // double 1      ← float 版がなければ double へ
Show('A');    // int 65        ← char は string ではなく int へ！
Show(null);   // string null

char が int に暗黙変換される点は見落としやすい罠です。ほかに実際に出たエラーをまとめます。

そして .NET 6 以降のテンプレートで一番戸惑う罠です。トップレベルステートメントの Program.cs でメソッドをオーバーロードするとコンパイルできません。

static int F(int a) => a;
static int F(long a) => (int)a;

Program.cs(2,12): error CS0128: 'F' という名前のローカル変数または関数はこのスコープで既に定義されています

トップレベルステートメントの下の static メソッドは、実はコンパイラーが作る Main の中のローカル関数で、ローカル関数はオーバーロードできないからです。オーバーロードが要るなら static class の中に置きます。

省略可能引数・名前付き引数とローカル関数

オーバーロードを増やす代わりに既定値を持たせる方法もあります（C# 4）。呼び出し時に引数名を書けば順番も入れ替えられます。

Console.WriteLine(Greet("Kim"));
Console.WriteLine(Greet("Kim", greeting: "Hi"));
Console.WriteLine(Greet(greeting: "Yo", name: "Lee"));

static string Greet(string name, string greeting = "Hello") => $"{greeting}, {name}";

Hello, Kim
Hi, Kim
Yo, Lee

既定値のある引数は後ろに置く必要があり、Bad(int a = 1, int b) は error CS1737: 省略可能なパラメーターはすべての必須パラメーターの後で指定する必要があります になります。また既定値は呼び出し側にコンパイルされて埋め込まれるので、ライブラリ側で既定値を変えても、再コンパイルしていない呼び出し側は古い値を使い続けます。

メソッドの中だけで使う補助関数はローカル関数（C# 7）として隠せます。static を付けると（C# 8）外側の変数をキャプチャできなくなり、意図しないクロージャの割り当てを防げます。キャプチャのコストは ラムダ式 の記事で実測しています。

Console.WriteLine(Fib(30));   // 832040

static long Fib(int n)
{
    return Go(n);
    static long Go(int k) => k < 2 ? k : Go(k - 1) + Go(k - 2);
}

どれを使うか

メソッドを値として渡す方法は Func・Actionデリゲート と ラムダ式 に続きます。

確認環境：.NET SDK 10.0.403 / ランタイム 10.0.14、C# 14（net10.0 の既定値）、macOS（Apple Silicon Mac）。