値型と参照型

特定のコンピュータプログラミング言語では、データ型は値型または参照型に分類されます。参照型変数によって参照される値は、常にそれらの変数に格納されている参照を介して暗黙的にアクセスされますが、値型変数は値自体を直接保持します。^{[ 1 ] [ 2 ]}

このような区別を持つ言語であっても、値型と参照型の具体的な特性は言語によって異なりますが、典型的な特性としては以下のようなものがあります。

• ブール値、固定長整数、浮動小数点値、文字などのプリミティブデータ型は、値型です。
• オブジェクト指向プログラミングにおけるオブジェクトとは、参照型に属するものである。
• 参照型の変数に値を代入すると、参照がそのままコピーされますが、値型の変数に値を代入すると、値がそのままコピーされます。これは、ローカル変数、オブジェクトのフィールド、配列要素など、あらゆる種類の変数に当てはまります。同様に、関数を呼び出す場合も、参照型のパラメータは参照のコピーであり、値型のパラメータは値のコピーとなります。
• 参照型が可変である場合、ある参照を介して行われた変更は他の参照からも参照できますが、値型が不変である場合、ある値に対して行われた変更は他の値からは参照できません。
• 参照型は同一性 の概念をサポートする。つまり、参照型の2つの値が同じオブジェクトを参照しているかどうかを議論することは理にかなっており、言語にはそれらが参照しているかどうかを判断する機能が備わっている。一方、値型は同一性の概念をサポートしない。
• 参照型の値はヒープに割り当てられたオブジェクトを参照するのに対し、値型の値は呼び出しスタック上（ローカル変数や関数パラメータの場合）またはそれらを包含するエンティティ内（オブジェクトのフィールドや配列要素の場合）に格納されます。（参照型の場合、呼び出しスタック上または包含するエンティティ内に格納されるのは参照自体のみです。）
• 参照型はサブタイピングの概念をサポートしており、特定の参照型のすべての値は自動的に別の参照型の値になります。値型はサブタイピングをサポートしていませんが、必要に応じて整数を浮動小数点数に自動的に変換するなど、他の形式の暗黙的な型変換をサポートする場合があります。さらに、特定の値型と参照型の間には暗黙的な変換が存在する場合があります。例えば、プリミティブ型（値型）をオブジェクト型（オブジェクト型）に「ボックス化」したり、その逆を「アンボックス化」したりします。intInteger

関数引数が「値渡し」セマンティクスを使用して渡される場合（Javaでは常にそうであり、C#ではデフォルトでそうである）、参照型の値は本質的に参照です。したがって、パラメーターが参照型に属している場合、結果として生じる動作は「参照渡し」セマンティクスにいくらか似ています。この動作は「共有渡し」と呼ばれることもあります。

共有呼び出しは、関数が引数として受け取ったオブジェクトを変更する場合、参照呼び出しと似ています。この場合、呼び出し元と関数は同じオブジェクトへの参照を持っているため、変更は呼び出し元にも反映されます。一方、関数がパラメータを別の参照に代入する場合、参照呼び出しとは異なります。この場合、呼び出し元と関数はそれぞれ別の参照を持っているため、たとえ両方の参照が最初は同じオブジェクトを指していても、代入は呼び出し元には反映されません。

多くの言語には明示的なポインタや参照があります。参照型は、参照先のエンティティに常に参照を介してアクセスするという点で、これらとは異なります。たとえば、C++ では、可変文字列である と可変文字列への明示的なポインタ ( null ポインタでない限り) の両方を持つことができますが、Java では、可変文字列への暗黙的な参照 (null 参照でない限り) である しか持つことができません。std::stringstd::string*StringBuilder

C++のアプローチはより柔軟ですが、非参照を使用すると、少なくとも継承を使用する場合は、オブジェクトのスライスなどの問題が発生する可能性があります。オブジェクトが参照型に属する言語では、プログラマーの選択肢が一部制限されるという代償を伴いますが、これらの問題は自動的に回避されます。

ほとんどのプログラミング言語では、参照型の変数を別のオブジェクトを参照するように変更する、つまり変数を別のオブジェクトに再バインドすることが可能です。

例えば、以下のJavaコードでは：

class Foo { public int a ; }Foo a = new Foo ( ) ; Foo b = a ; a.prop = 3 ; a = new Foo ( ) ; a.prop = 1 ;

Fooは参照型であり、aは最初に新しいオブジェクトの参照が割り当てられ、bは同じオブジェクト参照、aつまり と同じオブジェクトにバインドされているため、 は を通じて変化し、aも から参照できますb。その後、aは別の新しいオブジェクトへの参照（再バインド）が割り当てられ、 と はa異なるbオブジェクトを参照するようになります。最終的に、は のフィールドの値が であるa2 番目のオブジェクトを参照し、は のフィールドの値が である最初のオブジェクトを参照します。prop1bprop3

しかし、C++などの言語では、「参照型」という用語はエイリアスを意味するために使用され、参照型の変数は元のオブジェクトへのエイリアスであるため、一度作成されると再バインドすることはできません。

class Foo { public : int a ; };Foo a ; a . prop = 1 ; Foo & b = a ; Foo c = a ; a . prop = 3 ;

C++ では、参照型以外のすべてのクラス型は値セマンティクスを持ちます。上記の例では、bはの参照 (エイリアス) として宣言されておりa、あらゆる点で、aとはb同じものです。をb別のものに再バインドすることはできません。上記の例を実行すると、aとはb同じFooオブジェクトになり、propはがになります。一方、は元ののコピーで、はになります。3caprop1

C# では、値型と参照型の区別とは別に、参照変数と呼ばれる別の概念もあります。^{[ 3 ]}参照変数は、宣言およびバインドされると、元の変数のエイリアスとして動作しますが、参照代入演算子を使用して別の変数に再バインドすることもできます= ref。変数自体は、値型や参照型を含む任意の型にすることができます。つまり、参照型の変数を参照 (エイリアス) で関数に渡すと、参照型の変数が指すオブジェクト自体 (可変の場合) に加えて、そのオブジェクトも変更できます。

オブジェクトが不変であり、オブジェクトの等価性が同一性ではなく内容に基づいてテストされる場合、値型と参照型の区別はもはや明確ではありません。なぜなら、オブジェクト自体は変更できず、全体として置き換える（値型の場合）か、別のオブジェクトを指す参照に置き換える（参照型の場合）ことしかできないからです。このような不変オブジェクトを変数間で渡す場合、オブジェクトの同一性が取得されない限り、オブジェクトがコピーされるか参照渡しされるかで、目に見える違いはありません。Haskellのような、何も変更できない関数型プログラミング言語では、このような区別は全く存在せず、実装の詳細となります。

• 基本データ型
• 複合データ型