先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「C#でコレクションを順番に取り出す仕組みってどうなっているんですか？」

先生

「とても良いところに気がつきましたね。C#では、IEnumerableとIEnumeratorという仕組みを使って、コレクションを順番に取り出すことができます。」

生徒

「難しそうな名前ですが、どんな役割があるんですか？」

先生

「簡単に例えると、IEnumerableは『本棚』、IEnumeratorは『本棚から一冊ずつ本を取り出す人』のような役割をしています。では、仕組みを順番に見ていきましょう！」

1. IEnumerableとは？

IEnumerable（アイ・エニューメラブル）は、C#で「順番に並んでいるものを取り出せるコレクション」を表すためのインターフェースです。インターフェースとは「取り決め」や「契約」のようなもので、特定の機能を持つことを保証します。

例えば、List<T>やArray（配列）は、すべてIEnumerableを実装しているので、foreach文を使って中身を順番に取り出せます。

イメージとしては、「IEnumerableを持っているコレクションは、foreachで回せる」という理解で大丈夫です。

2. IEnumeratorとは？

IEnumerator（アイ・エニューメレーター）は、コレクションの中身を一つずつ取り出す仕組みを提供するインターフェースです。MoveNext()メソッドで次の要素に進み、Currentプロパティで現在の要素を取り出します。

つまり、「IEnumerableが本棚全体」だとすると「IEnumeratorは一冊ずつ本を手に取る人」です。これがあることで、C#のforeach文が正しく動くのです。

3. foreach文とIEnumerable・IEnumeratorの関係

C#のforeach文はとても便利で、配列やリストを簡単にループ処理できます。しかし、その裏側では実際にIEnumerableとIEnumeratorが使われています。

具体的には、foreachを使うとコンパイラが内部的に以下のような処理に変換しています。


List<int> numbers = new List<int>() { 1, 2, 3 };

IEnumerator<int> enumerator = numbers.GetEnumerator();
while (enumerator.MoveNext())
{
    int current = enumerator.Current;
    Console.WriteLine(current);
}


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普段はforeachを使うだけで簡単に書けますが、内部ではこのような仕組みで動いています。これを知ることで、C#の動作をより深く理解できます。

4. 自作クラスでIEnumerableを実装する

実際に、自分で作ったクラスにIEnumerableを実装することで、foreachで回せるようにできます。これにより、C#の仕組みを体験的に理解できます。


class MyCollection : IEnumerable<int>
{
    private int[] data = { 10, 20, 30 };

    public IEnumerator<int> GetEnumerator()
    {
        foreach (var item in data)
        {
            yield return item;
        }
    }

    System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return GetEnumerator();
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        MyCollection collection = new MyCollection();

        foreach (var item in collection)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}


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yield returnを使うことで、シンプルにIEnumeratorを返すことができます。これがC#のとても便利な仕組みです。

5. IEnumerableとLINQの関係

IEnumerableを理解することは、C#のLINQ（リンク：Language Integrated Query）を使うためにとても重要です。LINQは、コレクションを効率的に検索・並べ替え・加工できる機能です。

例えば、リストから偶数だけを取り出すLINQの書き方は次のようになります。


List<int> numbers = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

IEnumerable<int> evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0);

foreach (var num in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(num);
}


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このように、LINQの多くの機能はIEnumerableをベースにしています。基礎を理解しておけば、LINQも自然に使えるようになります。

まとめ

ここまでC#のIEnumerableとIEnumeratorについて学んできて、コレクションを順番に扱うしくみがどれほど丁寧に設計されているのか、少しずつ見えてきたのではないでしょうか。ふだん何気なく使っているforeach文の裏側で、どのようにして要素へ一つずつアクセスしているのかを知ることで、プログラムの流れがより自然に頭に入ってくるようになり、コードを読むときの視野が広がったはずです。とくにIEnumerableは「並んでいるものを順番に取り出せる性質を持つ」ことを示す重要な存在で、配列やリストのようなコレクション構造が共通して持っている根本的な仕組みでした。そしてIEnumeratorは、そのコレクションの中身を実際にひとつずつ取り出すための動きを担当しているため、両者の関係がわかると、foreachがどのように内部で処理されているのか具体的に理解できるようになります。

また、自分で作成したクラスにIEnumerableを実装することで、独自の構造でもforeachを用いて自然な形で扱えることも体験的に学べました。yield returnを使った書き方は、複雑な処理でも直感的に記述できるため、初めて見たときの印象とは裏腹に実際はとても扱いやすい構文です。さらにIEnumerableを知ることはLINQを正しく使いこなすための基礎にもなり、検索や抽出、加工など、幅広い処理が読みやすく直感的なコードへと姿を変えることにもつながっていきます。こうして振り返ると、IEnumerableとIEnumeratorの仕組みはC#のコレクション操作の中心を担っており、どんな場面でも自然に役立つ知識であることがわかります。

実際のコードで流れをもう一度整理しよう

以下は、IEnumerableとIEnumeratorがどのように動作しているのかを確認するためのシンプルな例です。foreachが内部でどのような処理に変換されるのかを理解する手助けになります。


class SampleCollection : IEnumerable<string>
{
    private string[] items = { "りんご", "みかん", "ぶどう" };

    public IEnumerator<string> GetEnumerator()
    {
        foreach (var item in items)
        {
            yield return item;
        }
    }

    System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return GetEnumerator();
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        SampleCollection sc = new SampleCollection();

        foreach (var v in sc)
        {
            Console.WriteLine(v);
        }
    }
}

この例では、独自のクラス内に配列を用意し、IEnumerableを実装することでforeachによる巡回が可能になっています。yield returnが要素をひとつずつ返し、その都度IEnumeratorがCurrentの値を更新しながらMoveNextによって次の要素へ進んでいきます。ふだんの開発ではあまり意識することのない流れですが、こうした土台を理解していると、コードの挙動を自分の視点で確認できるようになり、意図しない動きを避ける助けにもなります。

LINQへつながる考え方を身につけよう

IEnumerableはLINQの基盤であるため、ここを押さえておくと、WhereやSelectといった便利な機能を使うときの見通しも良くなります。LINQが自然に書けるようになると、コレクション操作が格段に読みやすくなり、複雑な処理が落ち着いた形で整理されていくので、コード全体の理解が深まりやすくなります。たとえば、数値の一覧から条件に合うものだけを取り出したい場面では、LINQを使えばとてもきれいに書けますし、条件を追加する場合も右側へ書き足していく感覚で整理できます。IEnumerableの理論を知っていることで、LINQの処理が遅延実行になる理由や、処理がどのタイミングで実行されるのかも自然と理解できるようになります。

IEnumeratorの動きを意識したコードの読み方

IEnumeratorは要素をひとつずつ順番に取り出す役割を持っており、MoveNextで次へ進み、Currentで現在位置のデータを取得しています。foreachに置き換えられていると気づかない場面も多いですが、一度内部の動きを知っておくと、条件付きループや複雑なデータ構造を扱う際に、どのように制御されているのかがイメージしやすくなります。特にyield returnを使った処理の場合、IEnumeratorの動きがコードの流れと密接にリンクするため、実際のデータの受け渡しがどのように行われているかを理解しておくと役に立ちます。

先生と生徒の振り返り会話

生徒

「IEnumerableとIEnumeratorの関係がようやくつかめてきました。foreachの裏側ってこんなふうになっていたんですね。」

先生

「そうですね。普段は便利に使えるforeachですが、その仕組みを知っておくと、思い通りに動かない場面に出会ったときにも原因を探りやすくなりますよ。」

生徒

「自作クラスでIEnumerableを実装した例も、すごくわかりやすかったです。yield returnって最初は難しそうでしたが、意外と自然な書き方ですね。」

先生

「その感覚はとても大事ですね。LINQを使うときにも今回の内容が生きてくるので、ぜひいろいろな場面で試してみてください。」