数値 IntPtr

チャンピオンの課題: https://github.com/dotnet/csharplang/issues/6065

まとめ

これは、最初のネイティブ整数機能 (仕様) のリビジョンであり、nint/nuint 型は基になる型 System.IntPtr/System.UIntPtr とは異なっていました。 つまり、nint/nuint は、System.IntPtr に関連して / のために行うように、System.UIntPtrintSystem.Int32 をエイリアス化する単純な型として扱います。 System.Runtime.CompilerServices.RuntimeFeature.NumericIntPtr ランタイム機能フラグによって、この新しい動作がトリガーされます。

設計

8.3.5 単純型

C# には、単純型と呼ばれる定義済みの struct 型のセットが用意されています。 単純型はキーワードを使用して識別されますが、次の表に示すように、これらのキーワードは struct 名前空間の定義済み System 型の単なるエイリアスです。

[...]

8.3.6 整数型

C# では、、sbyte、byte、short、ushort、int、nuint、、long、ulong の charの整数型がサポートされています。 [...]

8.8 アンマネージ型

つまり、unmanaged_type は次のいずれかになります。

• sbyte, byte, short, ushort, int, uint, ,nint, nuint,, long, ulong, char, float, double, decimal, bool.
• すべての enum_type。
• 構築型以外の、unmanaged_typeのフィールドのみを含む、ユーザー定義のすべての struct_type。
• 安全でないコードでは、任意の ポインター型を使用することができます。

10.2.3 暗黙の数値変換

暗黙の数値変換は次のとおりです。

• sbyte から short、int、nint、long、float、double、または decimal。
• byte から short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、float、double または decimal。
• short から int、nint、long、float、double または decimal。
• ushort から int、uint、nint、nuint、long、ulong、float、double、または decimal。
• int から nint、long、float、double、または decimal。
• uint から nuint、long、ulong、float、double または decimal。
• nint から long、float、double、または decimalまで。
• nuint から ulong、float、double、または decimalまで。
• long から float、double、または decimal。
• ulong から float、double、または decimal。
• char から ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、float、double、または decimal。
• float から double。

[...]

10.2.11 暗黙的な定数式の変換

暗黙的な定数式の変換では、次の変換が可能です。

• 型の int は、sbyteの値が変換後の型の範囲内にある場合、型 byte、short、ushort、uint、nint、ulongまたは に変換できます。 [...]

10.3.2 明示的な数値変換

明示的な数値変換とは、暗黙的な数値変換がまだ存在しない別の numeric_type への numeric_type からの変換です。

• sbyte から byte、ushort、uint、nuint、ulong または char。
• byte から sbyte または char。
• short から sbyte、byte、ushort、uint、nuint、ulong、または char。
• ushort から sbyte、byte、short または char。
• int から sbyte、byte、short、ushort、uint、nuint、ulong または char。
• uint から sbyte、byte、short、ushort、int、nint、または char。
• long から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、ulong、または char。
• nint から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nuint、ulong または char。
• nuint から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、long または char。
• ulong から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、または char。
• char から sbyte、byte、または short。
• float から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char または decimal。
• double から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float または decimal。
• decimal から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float または double。

[...]

10.3.3 明示的な列挙変換

明示的な列挙変換は次のとおりです。

• sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float、double、または decimal から任意の enum_typeに。
• 任意の enum_type から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float、double、または decimal。
• 任意の enum_type から他の任意の enum_type。

12.6.4.7 コンバージョンターゲットの向上

と の 2 種類の場合、次のいずれかが該当する場合に、 は よりも 優れた変換ターゲットです。

• T₁ から T₂ への暗黙的な変換が存在し、 T₂ から T₁ への暗黙的な変換は存在しません
• T₁ が Task<S₁> であり、T₂ は Task<S₂> であり、S₁ は S₂ よりも優れた変換ターゲットです
• T₁ は S₁ または S₁? で、 S₁ は符号付き整数型、 T₂ は S₂ または S₂? で、 S₂ は符号なし整数型です。 具体的には: [...]

12.8.12 要素アクセス

[...] argument_list 内の式の数は、 array_type のランクと同じである必要があります。各式は、intuint、nintnuint、long、または ulong, の型であるか、暗黙的にこれらの型の 1 つ以上に変換可能である必要があります。

11.8.12.2 配列へのアクセス

[...] argument_list 内の式の数は、 array_type のランクと同じである必要があります。各式は、intuint、nintnuint、long、または ulong, の型であるか、暗黙的にこれらの型の 1 つ以上に変換可能である必要があります。

形[...] 式 P[A] (P は、array_type の primary_no_array_creation_expression で、A は、argument_list) の配列アクセスの実行時処理は、次の手順で構成されています。[...]

• argument_list のインデックス式は、左から右の順に評価されます。 各インデックス式の評価の後、暗黙的な変換を次のいずれかの型に変換します。int、uint、nint、nuint、long、ulong。 暗黙的な変換が存在するこのリストの最初の型が選択されます。 [...]

12.8.16 後置インクリメント演算子と後置デクリメント演算子

単項演算子のオーバーロード解決は、特定の演算子の実装を選択するために適用されます。 定義済みの ++ 演算子と -- 演算子は、sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float、double、decimal、および任意の列挙型に対して存在します。

12.9.2 単項プラス演算子

定義済みの単項プラス演算子は次のとおりです。

...
nint operator +(nint x);
nuint operator +(nuint x);

12.9.3 単項マイナス演算子

定義済みの単項マイナス演算子は次のとおりです。

• 整数否定:

  ...
  nint operator –(nint x);
  

12.8.16 後置インクリメント演算子と後置デクリメント演算子

定義済みの ++ 演算子と -- 演算子は、sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float、double、decimal、および任意の列挙型に対して存在します。

11.7.19 既定値式

さらに、default_value_expression は、sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float、double、decimal、bool,、または任意の列挙型のいずれかの値型の場合、定数式になります。

12.9.5 ビットごとの補数演算子

定義済みのビットごとの補数演算子は次のとおりです。

...
nint operator ~(nint x);
nuint operator ~(nuint x);

12.9.6 前置インクリメント演算子と前置デクリメント演算子

定義済みの ++ 演算子と -- 演算子は、sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float、double、decimal、および任意の列挙型に対して存在します。

12.10 算術演算子

12.10.2 乗算演算子

定義済みの乗算演算子を次に示します。 演算子はすべて、x と y の積を計算します。

• 整数乗算:

  ...
  nint operator *(nint x, nint y);
  nuint operator *(nuint x, nuint y);
  

12.10.3 除算演算子

定義済みの除算演算子を次に示します。 演算子はどれも、x と yの商を計算します。

• 整数の除算:

  ...
  nint operator /(nint x, nint y);
  nuint operator /(nuint x, nuint y);
  

12.10.4 剰余演算子

定義済みの剰余演算子を次に示します。 演算子はすべて、x と y の間の除算の剰余を計算します。

• 整数の剰余:

  ...
  nint operator %(nint x, nint y);
  nuint operator %(nuint x, nuint y);
  

12.10.5 加算演算子

• 整数の加算:

  ...
  nint operator +(nint x, nint y);
  nuint operator +(nuint x, nuint y);
  

12.10.6 減算演算子

• 整数の減算:

  ...
  nint operator –(nint x, nint y);
  nuint operator –(nuint x, nuint y);
  

12.11 シフト演算子

定義済みのシフト演算子を次に示します。

• 左に移動:

  ...
  nint operator <<(nint x, int count);
  nuint operator <<(nuint x, int count);
  

• 右シフト:

  ...
  nint operator >>(nint x, int count);
  nuint operator >>(nuint x, int count);
  

  >> 演算子は、次に説明するように計算されたビット数だけxを右にシフトします。

  x が int、nint、または long の型の場合、x の下位ビットは破棄され、残りのビットは右にシフトされ、x が負でない場合は空の上位ビット位置が 0 に設定され、x が負の場合は 1 に設定されます。

  x が uint、nuint、または ulong の型の場合、x の下位ビットは破棄され、残りのビットは右にシフトされ、上位の空のビット位置は 0 に設定されます。

• 符号なしの右シフト:

  ...
  nint operator >>>(nint x, int count);
  nuint operator >>>(nuint x, int count);
  

定義済みの演算子の場合、シフトするビット数は次のように計算されます: [...]

• x の型が nint または nuint の場合、シフト カウントは、32 ビット プラットフォームの下位 5 ビットの count、または 64 ビット プラットフォームの下位 6 ビットの count によって与えられます。

12.12 関係演算子と型検査演算子

12.12.2 整数比較演算子

定義済みの整数比較演算子は次のとおりです。

...
bool operator ==(nint x, nint y);
bool operator ==(nuint x, nuint y);

bool operator !=(nint x, nint y);
bool operator !=(nuint x, nuint y);

bool operator <(nint x, nint y);
bool operator <(nuint x, nuint y);

bool operator >(nint x, nint y);
bool operator >(nuint x, nuint y);

bool operator <=(nint x, nint y);
bool operator <=(nuint x, nuint y);

bool operator >=(nint x, nint y);
bool operator >=(nuint x, nuint y);

12.12 論理演算子

12.12.2 整数論理演算子

定義済みの整数論理演算子は次のとおりです。

...
nint operator &(nint x, nint y);
nuint operator &(nuint x, nuint y);

nint operator |(nint x, nint y);
nuint operator |(nuint x, nuint y);

nint operator ^(nint x, nint y);
nuint operator ^(nuint x, nuint y);

12.22 定数式

定数式には、値型または参照型のいずれかを指定できます。 定数式が値型の場合は、sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、ulong、char、float、double、decimal、bool,、任意の列挙型のいずれかである必要があります。

[...]

暗黙的な定数式変換では、定数式の値が変換先の型の範囲内にある場合、型 int の定数式を sbyte、byte、short、ushort、uint、nint、nuint、、または ulong に変換できます。

17.4 配列要素アクセス

配列要素には、フォーム の A[I₁, I₂, ..., Iₓ] 式を使用してアクセスします。ここで、A は配列型の式であり、各 Iₑ は int、uint、nint、nuint、long、ulong であるか、これらの型の 1 つ以上に暗黙的に変換できます。 配列要素アクセスの結果は変数、つまりインデックスによって選択された配列要素です。

23.5 ポインター変換

23.5.1 全般

[...]

さらに、安全でないコンテキストでは、使用可能な明示的な変換のセットが拡張され、次の明示的なポインター変換が含まれます。

• 任意の pointer_type から他の任意の pointer_typeに変換します。
• sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long、または ulong から任意の pointer_type。
• 任意の pointer_type から sbyte、byte、short、ushort、int、uint、nint、nuint、long または ulong。

23.6.4 ポインター要素アクセス

[...] フォーム P[E] のポインター要素のアクセスでは、P は void* 以外のポインター型の式で、E は int、uint、nint、nuint、long、または ulong に暗黙的に変換できる式でなければなりません。

23.6.7 ポインター算術

安全でないコンテキストでは、+ 演算子と – 演算子は、void* を除くすべてのポインター型の値に適用できます。 したがって、T* ポインター型ごとに、次の演算子が暗黙的に定義されています。

[...]
T* operator +(T* x, nint y);
T* operator +(T* x, nuint y);
T* operator +(nint x, T* y);
T* operator +(nuint x, T* y);
T* operator -(T* x, nint y);
T* operator -(T* x, nuint y);

ポインター型 P の式 T* と、型 N、int、uintnint、または nuintの式 に基づき、long と ulong の式は、P + Nによって指定されたアドレスに N + P を加えた結果として得られる、型 T* のポインター値を計算します。 同様に、式 P – N は、T* によって指定されたアドレスから N * sizeof(T) を減算した型 P のポインター値を計算します。

さまざまな考慮事項

重大な変更

この設計の主な影響の 1 つは、System.IntPtr と System.UIntPtr が一部の組み込み演算子 (変換、単項、二項) を取得することです。
これには checked 演算子が含まれます。つまり、これらの型に対する次の演算子はオーバーフロー時にスローされます。

• IntPtr + int
• IntPtr - int
• IntPtr -> int
• long -> IntPtr
• void* -> IntPtr

メタデータ エンコード

この設計は、nint と nuint が System.IntPtr を使用せずに、単に System.UIntPtr および System.Runtime.CompilerServices.NativeIntegerAttribute として出力できることを意味します。
同様に、メタデータの読み込み時に NativeIntegerAttribute を無視できます。