メモリモデルとGC

導入

「値型と参照型で挙動が違う」のはなぜか——その答えはメモリの使われ方にあります。値はスタック、オブジェクトの実体はヒープに置かれ、不要になった実体は**GC（ガベージコレクタ）**が自動で回収します。C/C++と違い手動解放は不要ですが、ファイルや接続などの外部資源だけはIDisposableで明示的に片付けます。この全体像を掴むと、参照の共有やメモリ効率の判断ができるようになります。

図解

flowchart TB
    subgraph Stack["スタック（高速・自動）"]
        V["値型 int / 変数そのもの"]
    end
    subgraph Heap["ヒープ（GCが管理）"]
        O["参照型の実体<br/>class・配列・List"]
    end
    V -.->|参照型の変数は実体を指す| O
    GC["GC が不要な実体を自動回収"] --> Heap

サンプル

// 参照型の代入は「同じ実体」を指す（値のコピーではない）
var arr = new[] { 1, 2, 3 };
var b = arr;           // 参照のコピー（同じ配列を指す）
b[0] = 99;
Console.WriteLine(arr[0]);   // 99 ← 同じ実体を共有しているため

// 使い終わった実体は GC が自動回収する。手動 free は不要。
// ただし「ファイル・DB接続」など外部資源は IDisposable で明示的に解放する
using (var res = new Resource())
{
    res.Use();
}   // ブロックを抜けると自動的に Dispose() が呼ばれる
Console.WriteLine("解放済み");

class Resource : IDisposable
{
    public void Use() => Console.WriteLine("使用中");
    public void Dispose() => Console.WriteLine("後片付け");
}

• 値型（int/struct）は値そのもの、参照型（class/配列/List）は「実体を指す矢印」
• 参照型の代入・引数渡しは同じ実体を共有する（struct/classの違いの根拠）
• 不要になった実体はGCが自動で回収するのでメモリ解放は基本気にしなくてよい
• ファイル・接続など外部資源はIDisposable＋usingで確実に解放する（usingの背景）

演習

var list1 = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list2 = list1;      // 参照のコピー（同じ実体）
list2.Add(4);

// TODO: list1 の要素数を出力してください（同じ実体なので 4）
___

• 期待される出力: 4

まとめ

• 値型はスタック、参照型の実体はヒープに置かれる
• 参照型の代入は実体の共有（値のコピーではない）
• 不要な実体はGCが自動回収、外部資源はIDisposable＋usingで解放

次章: 良い設計の指針「SOLID原則」へ進みます。