【C#】クラスとオブジェクト完全ガイド｜プロパティ・コンストラクタ・this・ToString/Equals・sealed/partialまで

// クラス（設計図）
class Person
{
    public string Name { get; set; } = "";
    public int    Age  { get; set; }

    public void Greet()
        => Console.WriteLine($"こんにちは、{Name}（{Age}歳）です。");
}

// オブジェクトの生成と使用
var taro   = new Person { Name = "Taro",   Age = 25 };
var hanako = new Person { Name = "Hanako", Age = 30 };

taro.Greet();   // こんにちは、Taro（25歳）です。
hanako.Greet(); // こんにちは、Hanako（30歳）です。

class BankAccount
{
    // インスタンスフィールド（private が原則）
    private decimal _balance;
    private string  _owner;

    // 読み取り専用フィールド（コンストラクタで設定・以降は変更不可）
    private readonly string _accountId;

    // 定数フィールド
    private const decimal MinBalance = 0m;

    // 静的フィールド（全インスタンスで共有）
    private static int _accountCount = 0;
}

class Product
{
    // get と set を持つ通常の自動実装プロパティ
    public string Name  { get; set; } = "";
    public decimal Price { get; set; }

    // get のみ（読み取り専用・コンストラクタか init のみで設定可）
    public string Id { get; }

    // init アクセサ（C# 9以降: オブジェクト初期化子でのみ設定可）
    public string Category { get; init; } = "General";

    // private set（クラス外からは読み取りのみ・クラス内からは書き込み可）
    public int StockCount { get; private set; }
}

class Person
{
    private string _name = "";
    private int _age;

    public string Name
    {
        get => _name;
        set
        {
            if (string.IsNullOrWhiteSpace(value))
                throw new ArgumentException("名前は空にできません");
            _name = value.Trim();
        }
    }

    public int Age
    {
        get => _age;
        set
        {
            if (value < 0 || value > 150)
                throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(value), "年齢が無効です");
            _age = value;
        }
    }

    // 計算プロパティ（get のみ・バッキングフィールドなし）
    public bool IsAdult => _age >= 18;
}

class Rectangle
{
    public double Width  { get; }
    public double Height { get; }

    // 引数なしコンストラクタ（デフォルトコンストラクタ）
    public Rectangle() : this(1.0, 1.0) { } // → 下のコンストラクタに委譲

    // 引数ありコンストラクタ
    public Rectangle(double width, double height)
    {
        if (width <= 0 || height <= 0)
            throw new ArgumentException("サイズは正の値である必要があります");
        Width  = width;
        Height = height;
    }

    // 正方形用コンストラクタ
    public Rectangle(double side) : this(side, side) { }

    public double Area     => Width * Height;
    public double Perimeter => 2 * (Width + Height);
}

var r1 = new Rectangle();       // 1×1
var r2 = new Rectangle(4, 3);   // 4×3
var r3 = new Rectangle(5);      // 5×5（正方形）
Console.WriteLine(r2.Area);     // 12

class User
{
    public string Name    { get; set; } = "";
    public string Email   { get; set; } = "";
    public string Role    { get; set; } = "User";
    public bool   IsActive { get; set; } = true;
}

// オブジェクト初期化子で一括設定
var user1 = new User
{
    Name  = "Taro",
    Email = "taro@example.com",
    Role  = "Admin"
    // IsActive は省略 → デフォルト値 true が使われる
};

// C# 9以降: new() でターゲット型推論（型名を省略）
User user2 = new()
{
    Name = "Hanako",
    Email = "hanako@example.com"
};

class Address
{
    public string City    { get; set; } = "";
    public string ZipCode { get; set; } = "";
}

class Customer
{
    public string  Name    { get; set; } = "";
    public Address Address { get; set; } = new();
}

// ネストしたオブジェクトもまとめて初期化できる
var customer = new Customer
{
    Name = "Taro",
    Address = new Address
    {
        City    = "Tokyo",
        ZipCode = "100-0001"
    }
};

class Builder
{
    private string _name = "";
    private int    _value;

    // 引数名とフィールド名の衝突を解消
    public void SetName(string name)
    {
        this._name = name; // this でフィールドを明示
    }

    // メソッドチェーン（自分自身を返すビルダーパターン）
    public Builder WithName(string name)
    {
        _name = name;
        return this; // 自分自身を返す
    }

    public Builder WithValue(int value)
    {
        _value = value;
        return this;
    }

    public string Build() => $"{_name}:{_value}";
}

// メソッドチェーンで連続して設定
string result = new Builder()
    .WithName("Test")
    .WithValue(42)
    .Build();
Console.WriteLine(result); // Test:42

class Point
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }

    public Point(int x, int y) { X = x; Y = y; }

    // デバッグやConsole.WriteLineで見やすい文字列表現を返す
    public override string ToString() => $"({X}, {Y})";

    // 値の等価性を定義（デフォルトは参照等価）
    public override bool Equals(object? obj)
    {
        if (obj is not Point other) return false;
        return X == other.X && Y == other.Y;
    }

    // Equals をオーバーライドしたら GetHashCode も必須
    public override int GetHashCode() => HashCode.Combine(X, Y);

    // == / != 演算子のオーバーロード（任意）
    public static bool operator ==(Point a, Point b) => a.Equals(b);
    public static bool operator !=(Point a, Point b) => !a.Equals(b);
}

var p1 = new Point(1, 2);
var p2 = new Point(1, 2);
var p3 = new Point(3, 4);

Console.WriteLine(p1);         // (1, 2)
Console.WriteLine(p1 == p2);   // True（値が同じ）
Console.WriteLine(p1 == p3);   // False

// Dictionary や HashSet のキーとして使えるようになる
var dict = new Dictionary<Point, string> { [p1] = "origin" };
Console.WriteLine(dict[p2]);   // "origin"（p2 は p1 と等価）

// 継承を禁止
sealed class DatabaseConfig
{
    public string ConnectionString { get; init; } = "";
    public int    TimeoutSeconds   { get; init; } = 30;
}

// コンパイルエラー: sealed クラスは継承できない
// class ExtendedConfig : DatabaseConfig { }

// string クラスも sealed なので継承できない
// class MyString : string { } // エラー

// ファイル1: User.cs（手書き部分）
public partial class User
{
    public string Name  { get; set; } = "";
    public string Email { get; set; } = "";

    public bool IsValid() => !string.IsNullOrEmpty(Name) && Email.Contains("@");
}

// ファイル2: User.Generated.cs（自動生成部分）
public partial class User
{
    // コード生成ツールが出力したコード（手書きと混ぜない）
    public Guid   Id        { get; set; } = Guid.NewGuid();
    public DateTime Created { get; set; } = DateTime.UtcNow;
}

// 使い方は通常のクラスと同じ
var u = new User { Name = "Taro", Email = "taro@example.com" };
Console.WriteLine(u.IsValid()); // true
Console.WriteLine(u.Id);        // Guid が自動付与されている