Dart ジェネリクス: 型安全性と再利用性を高める

Dartは、Googleが開発したプログラミング言語です。
そして、特にFlutterフレームワークと組み合わせて使用されることが多いです。

Dartのジェネリクスは、型安全性を確保しつつ、コードの再利用性を向上させる強力な機能です。
本記事では、Dartのジェネリクスについて詳しく解説します。
また、実用的なコード例を通じてその利点とベストプラクティスを紹介します。

ジェネリクスとは？

ジェネリクスは、クラスや関数を定義する際に、型をパラメータとして扱うことを可能にする機能です。
そのため、特定の型に依存しない汎用的なコードを記述できます。

例えば、リストやマップなどのコレクションは、ジェネリクスを使用して任意の型の要素を扱うことができます。
Dartでジェネリクスを使用する基本的な構文は以下の通りです。

class Box<T> {
  T value;

  Box(this.value);

  void display() {
    print('Value: $value');
  }
}

void main() {
  var intBox = Box<int>(123);
  intBox.display(); // Output: Value: 123

  var stringBox = Box<String>('Hello');
  stringBox.display(); // Output: Value: Hello
}

上記の例では、Boxクラスがジェネリック型Tを使用して定義されています。
このTは、インスタンス化時に具体的な型（例えばintやString）に置き換えられます。

ジェネリクスの利点

型安全性の向上

ジェネリクスは、コードの安全性を「早期に」確保する強力な機能です。
簡単に言うと、以下。

コンパイル時（コードを書いている時点）で型の間違いを見つけられる
実行時のエラーを未然に防げる
プログラムの信頼性が大きく向上する

具体例で見てみましょう。

// ジェネリクスなし - 危険！
List items = [];
items.add(42);       // 数値を追加
items.add("hello");  // 文字列も追加できてしまう
int number = items[1]; // 実行時エラー！

// ジェネリクスあり - 安全！
List<int> numbers = [];
numbers.add(42);     // OK
numbers.add("hello"); // コンパイルエラーで事前に防げる

コードの再利用性の向上

同じロジックを様々な型で使い回せる、とても便利な機能です。
メリットは、以下。

1つのコードで複数の型に対応
コードの重複が減る
修正が1箇所で済む
メンテナンスが楽になる

以下のコードは、実践的な例になります。

// 汎用的なデータ格納クラス
class Box<T> {
  T value;
  Box(this.value);
}

// 様々な型で再利用可能
var numberBox = Box<int>(123);      // 数値用
var textBox = Box<String>("hello"); // 文字列用
var dateBox = Box<DateTime>(DateTime.now()); // 日付用

ジェネリクスのベストプラクティス

型制約の使用

ジェネリクスを使用する際には、型制約を設けることができます。
これにより、特定の型やインターフェースを実装した型に限定することができます。

class Animal {}

class Container<T extends Animal> {
  T value;
  Container(this.value);
}

コレクションとジェネリクス

Dartのコレクション（リスト、マップ、セットなど）は、ジェネリクスを活用して型安全な操作を提供します。

void main() {
  List<int> numbers = [1, 2, 3];
  numbers.add(4);
  // numbers.add('five'); // Error: The argument type 'String' can't be assigned to the parameter type 'int'

  Map<String, int> scores = {'Alice': 90, 'Bob': 85};
  scores['Charlie'] = 95;
}

このように、コレクションに対する操作は、指定された型に対してのみ許可されます。
そのため、型エラーを未然に防ぐことができます。