[C#] インデクサー [] （Indexer Methods）の使い方 — 文字列キー・オーバーロード・多次元・インターフェース定義まで

var container = new WordBook();
container["apple"] = "リンゴ";
Console.WriteLine(container["apple"]); // リンゴ

class MyList
{
    private string[] _data = new string[10];

    // インデクサーの定義
    public string this[int index]
    {
        get => _data[index];
        set => _data[index] = value;
    }
}

var list = new MyList();
list[0] = "Hello";
Console.WriteLine(list[0]); // Hello

using System.Collections.Generic;

class WordBook
{
    private readonly Dictionary<string, string> _store = new();

    // string キーで読み書きするインデクサー
    public string this[string word]
    {
        get
        {
            if (_store.TryGetValue(word, out var meaning))
                return meaning;
            return $"（'{word}' は未登録です）";
        }
        set => _store[word] = value;
    }

    public int Count => _store.Count;
}

var book = new WordBook();
book["apple"]  = "リンゴ";
book["banana"] = "バナナ";
book["cherry"] = "さくらんぼ";

Console.WriteLine(book["apple"]);   // リンゴ
Console.WriteLine(book["grape"]);   // （'grape' は未登録です）
Console.WriteLine(book.Count);      // 3

class DataStore
{
    private readonly string[] _array = new string[100];
    private readonly Dictionary<string, string> _map = new();

    // int インデックスでアクセス
    public string this[int index]
    {
        get => _array[index];
        set => _array[index] = value;
    }

    // string キーでアクセス
    public string this[string key]
    {
        get => _map.TryGetValue(key, out var v) ? v : string.Empty;
        set => _map[key] = value;
    }

    // int + string の組み合わせでアクセス（後述の多次元と組み合わせた例）
    public string this[int index, string suffix]
    {
        get => $"{_array[index]}-{suffix}";
    }
}

var store = new DataStore();

// int インデクサー
store[0] = "zero";
Console.WriteLine(store[0]);                   // zero

// string インデクサー
store["name"] = "Alice";
Console.WriteLine(store["name"]);              // Alice

// int + string インデクサー（getter のみ）
Console.WriteLine(store[0, "tag"]);            // zero-tag

class Matrix
{
    private readonly int[,] _data;
    public int Rows { get; }
    public int Cols { get; }

    public Matrix(int rows, int cols)
    {
        Rows = rows;
        Cols = cols;
        _data = new int[rows, cols];
    }

    // 2 次元インデクサー
    public int this[int row, int col]
    {
        get
        {
            if (row < 0 || row >= Rows || col < 0 || col >= Cols)
                throw new IndexOutOfRangeException($"インデックスが範囲外です: [{row}, {col}]");
            return _data[row, col];
        }
        set
        {
            if (row < 0 || row >= Rows || col < 0 || col >= Cols)
                throw new IndexOutOfRangeException($"インデックスが範囲外です: [{row}, {col}]");
            _data[row, col] = value;
        }
    }
}

var m = new Matrix(3, 3);

// 値の書き込み
m[0, 0] = 1; m[0, 1] = 2; m[0, 2] = 3;
m[1, 0] = 4; m[1, 1] = 5; m[1, 2] = 6;
m[2, 0] = 7; m[2, 1] = 8; m[2, 2] = 9;

// 値の読み取り
for (int r = 0; r < m.Rows; r++)
{
    for (int c = 0; c < m.Cols; c++)
        Console.Write($"{m[r, c],3}");
    Console.WriteLine();
}
// 出力:
//   1  2  3
//   4  5  6
//   7  8  9

public interface IStringContainer
{
    // int インデックスで string を読み書きできることを要求
    string this[int index] { get; set; }
}

public class SomeClass : IStringContainer
{
    private readonly List<string> _items = new();

    // IStringContainer のインデクサーを実装
    public string this[int index]
    {
        get
        {
            if (index < 0 || index >= _items.Count)
                throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(index));
            return _items[index];
        }
        set
        {
            // 必要に応じてリストを拡張
            while (_items.Count <= index)
                _items.Add(string.Empty);
            _items[index] = value;
        }
    }

    public void Add(string item) => _items.Add(item);
    public int Count => _items.Count;
}

public class StubStringContainer : IStringContainer
{
    private readonly Dictionary<int, string> _store = new();

    public string this[int index]
    {
        get => _store.TryGetValue(index, out var v) ? v : string.Empty;
        set => _store[index] = value;
    }
}

static void PrintAll(IStringContainer container, int count)
{
    for (int i = 0; i < count; i++)
        Console.WriteLine($"[{i}] = {container[i]}");
}

// 本番クラスで使う
var real = new SomeClass();
real.Add("Alice");
real.Add("Bob");
real.Add("Carol");
PrintAll(real, real.Count);
// [0] = Alice
// [1] = Bob
// [2] = Carol

// スタブで差し替える
var stub = new StubStringContainer();
stub[0] = "Stub-A";
stub[1] = "Stub-B";
PrintAll(stub, 2);
// [0] = Stub-A
// [1] = Stub-B

class ReadOnlyGrid
{
    private readonly int[,] _data = { { 1, 2 }, { 3, 4 } };

    // 読み取り専用インデクサー
    public int this[int r, int c] => _data[r, c];
}