C#の静的コンストラクターとは？特徴・実行タイミング・注意点を解説

静的コンストラクターとは

静的コンストラクター（static constructor）は、静的なデータを初期化したり、一度だけ実行すればよい特定の処理を行うために使用されます。最初のインスタンスが生成される前、またはいずれかの静的メンバーが参照される前に、自動的に呼び出されるのが大きな特徴です。

静的コンストラクターは、アンマネージコード用のラッパークラスを作成する際に特に有用です。この場合、コンストラクター内でLoadLibraryメソッドを呼び出すことができます。また、制約（constraints）ではコンパイル時にチェックできない型パラメーターに対して、実行時の検証を行う場所としても適しています。

静的コンストラクターの主な特徴

• アクセス修飾子を持たず、パラメーターも受け取りません。

• 1つのクラスまたは構造体に定義できる静的コンストラクターは1つだけです。

• 継承やオーバーロードはできません。

• コードから直接呼び出すことはできません。呼び出しは共通言語ランタイム（CLR）が担当し、自動的に実行されます。

• プログラム内のどの時点で実行されるかを、開発者が制御することはできません。

• 最初のインスタンスが作成される前、または静的メンバーが参照される前に、クラスを初期化するために自動的に呼び出されます。静的コンストラクターは必ずインスタンスコンストラクターよりも先に実行されます。なお、イベントやデリゲートに割り当てられた静的メソッドの場合、そのメソッドが実際に呼び出されたときに静的コンストラクターが実行され、割り当てた時点では実行されません。静的コンストラクターが存在するクラスに静的フィールド変数初期化子がある場合、それらは静的コンストラクターの実行直前に、クラス宣言内で記述されている順序（テキスト上の順序）どおりに実行されます。

• 静的フィールドを初期化する静的コンストラクターを定義しなかった場合、すべての静的フィールドは「C#の型の既定値」に従った既定値で初期化されます。

• 静的コンストラクターが例外をスローした場合、ランタイムは二度とそれを呼び出さず、プログラムが動作しているアプリケーションドメインの有効期間中、その型は未初期化のままになります。最もよく見られるのは、静的コンストラクターが型のインスタンス化に失敗した場合や、静的コンストラクター内でハンドルされていない例外が発生した場合にスローされるTypeInitializationExceptionです。ソースコードに明示的に定義されていない暗黙的な静的コンストラクターの場合、トラブルシューティングには中間言語（IL）コードの調査が必要になることがあります。

• 静的コンストラクターが存在すると、BeforeFieldInit型属性が付与されなくなります。その結果、ランタイムの最適化が制限される点にも注意が必要です。

• static readonlyとして宣言されたフィールドは、宣言時または静的コンストラクター内でのみ代入できます。明示的な静的コンストラクターが不要な場合は、静的コンストラクターを使う代わりに宣言時に静的フィールドを初期化する方が、ランタイムの最適化の観点から有利です。

例1：静的コンストラクターの基本的な動作

using System;
namespace DemoApplication{
    public class Program{
        static void Main(string[] args){
            Car user = new Car();
            Car user1 = new Car();
            Console.ReadLine();
        }
    }
    public class Car{
        static Car(){
            Console.WriteLine("Static constructor called");
        }
        public Car(){
            Console.WriteLine("Default constructor called");
        }
    }
}

出力結果

Static constructor called
Default constructor called
Default constructor called

上記の例では、Carクラスのインスタンスを2つ生成しましたが、静的コンストラクターのメッセージ「Static constructor called」は最初の1回しか表示されていません。このことから、静的コンストラクターが型ごとに一度だけ実行されることが確認できます。

例2：static readonlyフィールドとの組み合わせ

using System;
using System.Threading;
namespace DemoApplication{
    public class Car{
        protected static readonly DateTime globalStartTime;
        protected int RouteNumber { get; set; }
        static Car(){
            globalStartTime = DateTime.Now;
            Console.WriteLine($"Static constructor called. Global start time:
            {globalStartTime.ToLongTimeString()}");
        }
        public Car(int routeNum){
            RouteNumber = routeNum;
            Console.WriteLine($"Car {RouteNumber} is created.");
        }
        public void Drive(){
            TimeSpan elapsedTime = DateTime.Now - globalStartTime;
            Console.WriteLine($"Car {this.RouteNumber} is starting its route
            {elapsedTime.Milliseconds} minutes after global start time
            {globalStartTime.ToShortTimeString()}.");
        }
    }
    class TestCar{
        static void Main(){
            Car car1 = new Car(1);
            Car car2 = new Car(2);
            car1.Drive();
            Thread.Sleep(25);
            car2.Drive();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

出力結果

Static constructor called. Global start time:
7:09:06 AM
Car 1 is created.
Car 2 is created.
Car 1 is starting its route25 minutes after global start time7:09 AM.
Car 2 is starting its route50 minutes after global start time7:09 AM.

この例では、静的コンストラクター内でstatic readonlyフィールドであるglobalStartTimeに現在時刻を設定しています。このように、静的コンストラクターはアプリケーション全体で共有される静的な状態（開始時刻など）を初期化するのに非常に役立ちます。