C# の Span<T> とは何か、そしてどんなときに実際にコードを速くするのか?

Span<T> は配列、スタック領域、適切に寿命を管理した非管理メモリなどへの固定長ビューです。ReadOnlySpan<T> はビューからの読み取りだけを許可します。文字列は ReadOnlySpan<char> を提供し、変更可能な Span<char> は提供しません。

ビューの作成自体は元の領域を確保したり所有したりしません。しかし、処理全体が割り当てなしになるとは限らず、高速化も保証しません。

訂正 — 2026 年 11 月 2 日： 未検証の計測値と普遍的な高速化の主張を削除しました。UTF-8 リテラルの型、戻り値の寿命制約、割り当ての説明を修正しました。サンプルは SDK 10.0.302 と C# 14 で確認しましたが、性能ベンチマークは行っていません。

一時的な部分文字列を避ける

Span 対応のパーサーなら中間文字列を避けられます。次は年・月・日の部分文字列を生成せず、指定形式で日付を解析します。

using System;
using System.Globalization;

string input = "2026-06-01";
DateOnly date = ParseIsoDate(input.AsSpan());
Console.WriteLine(date.ToString("yyyy-MM-dd", CultureInfo.InvariantCulture));

static DateOnly ParseIsoDate(ReadOnlySpan<char> input) =>
    DateOnly.ParseExact(input, "yyyy-MM-dd", CultureInfo.InvariantCulture);

ParseExact は日付を検証し、不正入力には例外を投げます。不正入力を通常のケースとして扱うなら TryParseExact を使います。int.Parse(input.Slice(...)) を並べるだけでは区切り文字や暦上の日付は検証できません。

サイズを制限した一時バッファー

using System;
using System.Globalization;

Span<char> scratch = stackalloc char[32];
if (12345.TryFormat(scratch, out int written, provider: CultureInfo.InvariantCulture))
{
    ReadOnlySpan<char> formatted = scratch[..written];
    Console.Out.WriteLine(formatted); // 12345
    string owned = new string(formatted); // Allocates the resulting string.
    Console.WriteLine(owned);
}

ReadOnlySpan<byte> method = "GET"u8;
Console.WriteLine(method.SequenceEqual(new byte[] { 71, 69, 84 })); // True

一時バッファーは中間の文字配列を避けますが、最後の string 生成では割り当てが発生します。比較用の byte 配列も割り当てます。値を明示する例であり、ベンチマークではありません。"GET"u8 の型は ReadOnlySpan<byte> です。

stackalloc は小さく上限を設けて使います。大きな割り当てやループ内での反復はスタックを使い切る可能性があります。未検証の入力でサイズを決めず、大きなデータには配列や適切に管理するプールを使います。

共有領域と寿命制約

スライスは要素をコピーしません。配列の領域が有効なら Span を返せますが、ローカルのスタックバッファーを参照する Span はメソッド外に出せません。別の ref struct のフィールドにはできますが、通常のクラスや構造体には格納できません。C# 13 以降では await をまたがない ref-struct ローカルを async メソッドで使えます。境界をまたぐなら Memory<T> を使います。

ReadOnlySpan<T> は元のバッファーを凍結しません。CollectionsMarshal.AsSpan(list) の使用中は、余剰容量があってもリストに追加・削除しないでください。

改善できる具体的な処理を測る

部分文字列、コピーしたスライス、一時的な書式設定用配列など、実際に省ける処理を探します。通常の配列やリストのループがすでに十分最適化されている場合もあります。境界チェックの除去や処理速度はランタイムと処理内容に依存し、一定倍率の高速化は保証できません。

実際に使うランタイム、代表的な入力、Release モードで同等の処理を比較します。準備を計測外に置き、割り当て量も測り、ソースと結果を保存してください。本記事は新たな速度測定結果を示していません。

配列から Span への基本的な暗黙変換は C# 14 より前からあります。.NET 10 とともに登場した C# 14 は言語側の対応を拡張しました。C# 13 の allows ref struct は明示的に対応したジェネリック API だけに適用されます。

所有方法の選択は List、Span、ReadOnlySpan の比較、非同期の保持には配列から ReadOnlyMemory への変換を参照してください。

出典

• Memory and Span usage guidelines
• Span
• CollectionsMarshal.AsSpan
• C# 14 first-class span types
• C# 13 ref struct interfaces and generic arguments