NullReferenceException の原因と解決策

概要

System.NullReferenceExceptionは、C#で最も頻繁に発生する例外の1つです。値がnullのオブジェクト参照に対してメンバーアクセスを行った場合に発生します。

エラーメッセージ

System.NullReferenceException: Object reference not set to an instance of an object.
   at MyApp.Program.Main(String[] args) in Program.cs:line 12

原因

初期化されていない変数: オブジェクトを初期化せずにメンバーにアクセスしている
メソッドの戻り値がnull: nullを返す可能性があるメソッドの結果をそのまま使用
LINQの結果がnull: FirstOrDefault()等がnullを返した結果をそのまま使用
JSONデシリアライズ: デシリアライズ結果のプロパティがnullになっている

解決策

1. null条件演算子(?.)を使用する

nullの可能性がある参照に安全にアクセスする。

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// NG: nullの場合にNullReferenceException
string name = user.Address.City.ToUpper();

// OK: null条件演算子で安全にアクセス
string? name = user?.Address?.City?.ToUpper();

// null合体演算子(??)でデフォルト値を設定
string name = user?.Address?.City?.ToUpper() ?? "不明";

2. nullable参照型を有効にする（C# 8.0以降）

コンパイラにnullの可能性を検出させる。

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<!-- .csprojファイル -->
<PropertyGroup>
    <Nullable>enable</Nullable>
</PropertyGroup>

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// nullable参照型が有効な場合
public class User
{
    public string Name { get; set; } = string.Empty; // non-null
    public string? Email { get; set; }                // nullable

    public void PrintEmail()
    {
        // コンパイラ警告: Email は null の可能性がある
        // Console.WriteLine(Email.ToUpper());

        // OK: nullチェック付き
        if (Email is not null)
        {
            Console.WriteLine(Email.ToUpper());
        }
    }
}

3. LINQでnullを安全に扱う

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var users = GetUsers();

// NG: 結果がない場合にNullReferenceException
var user = users.FirstOrDefault();
Console.WriteLine(user.Name); // userがnullの可能性

// OK: nullチェックを行う
var user = users.FirstOrDefault();
if (user is not null)
{
    Console.WriteLine(user.Name);
}

// OK: パターンマッチングを使用
if (users.FirstOrDefault() is User foundUser)
{
    Console.WriteLine(foundUser.Name);
}

// OK: null合体演算子でデフォルト値
var name = users.FirstOrDefault()?.Name ?? "ゲスト";

4. ArgumentNullExceptionでガード句を実装する

メソッドの入口でnullチェックを行う。

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// .NET 6以前
public void Process(string input)
{
    if (input is null)
        throw new ArgumentNullException(nameof(input));

    // 処理
}

// .NET 7以降（簡潔な書き方）
public void Process(string input)
{
    ArgumentNullException.ThrowIfNull(input); // .NET 7以降

    // 処理
}

5. required修飾子を使用する（C# 11以降）

オブジェクト初期化時のnull忘れを防ぐ。

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public class Config
{
    public required string ConnectionString { get; init; }
    public required string ApiKey { get; init; }
}

// コンパイルエラー: requiredプロパティが未設定
// var config = new Config();

// OK: すべてのrequiredプロパティを設定
var config = new Config
{
    ConnectionString = "Server=localhost;Database=mydb",
    ApiKey = "abc123"
};

NullReferenceException

概要

エラーメッセージ

原因

解決策

1. null条件演算子(?.)を使用する

2. nullable参照型を有効にする（C# 8.0以降）

3. LINQでnullを安全に扱う

4. ArgumentNullExceptionでガード句を実装する

5. required修飾子を使用する（C# 11以降）

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