はじめに (対象読者・この記事でわかること)

本記事は、iOS アプリ開発を行っている Swift エンジニアを対象としています。特に、配列やコレクションを扱う際に「Thread 1: Fatal error: Index out of range」というランタイムエラーに遭遇したことがある方に向けて執筆しました。この記事を読むことで、エラーが発生する典型的なシナリオを把握し、実際のコード例を通じて安全なインデックスアクセスの方法やデバッグテクニックを身につけられます。また、Xcode のブレークポイントや LLDB コマンドを活用したトラブルシューティング手順も学べるため、同様の問題で時間を浪費することがなくなるでしょう。

前提知識

この記事を読み進める上で、以下の知識があるとスムーズです。
- Swift の基本文法（変数、定数、配列、ループ）
- Xcode の基本操作（ビルド、デバッグ、コンソール閲覧）
- iOS アプリのシンプルな構造（ViewController、Storyboard など）

エラーの概要と発生原因

Thread 1: Fatal error: Index out of range は、配列や文字列、辞書などのコレクションに対して有効範囲外のインデックスを指定したときに発生するランタイム例外です。Swift は安全な言語であることを謳っていますが、実際には以下のようなケースでクラッシュが起こります。

  1. 固定長配列への直接アクセス
    swift let numbers = [10, 20, 30] print(numbers[3]) // 配列の要素数は 3 だがインデックス 3 は存在しない
  2. 可変長配列をループで走査中に要素を削除
    swift var items = ["A", "B", "C"] for i in 0..<items.count { if items[i] == "B" { items.remove(at: i) // ループのインデックスがずれ、次のアクセスで範囲外になる } }
  3. オプショナルアンラップの失敗
    swift let idx: Int? = nil print(array[idx!]) // nil を強制アンラップ → ランタイムエラー
  4. 非同期処理や UI スレッド外での配列操作
    配列が別スレッドで更新されると、読み取り側が古いインデックスを参照してしまうケースがあります。

エラーメッセージはスタックトレースに「fatal error: Index out of range」と表示され、Xcode のデバッガが自動的にブレークします。これを放置するとユーザーにクラッシュが伝搬し、アプリの信頼性が低下してしまいます。

対策と実装手順

本章では、上記の典型的なケースを防止するための実装パターンと、デバッグ時に有効なテクニックを段階的に解説します。

1. 安全なインデックスアクセスを徹底する

1‑1. indices.contains(_:) を使う

配列のインデックスが有効かどうかを事前に確認します。

Swift

let fruits = ["りんご", "ばなな", "みかん"]
let target = 2

if fruits.indices.contains(target) {
    print(fruits[target])   // 安全にアクセス
} else {
    print("インデックスが範囲外です")
}

1‑2. guard と count を組み合わせる

関数内部で早期リターンさせるパターンです。

Swift

func element(at index: Int, in array: [String]) -> String? {
    guard index >= 0 && index < array.count else {
        return nil
    }
    return array[index]
}

2. ループ中の削除は逆順で行う

ループ変数が前方に進むとインデックスがずれます。逆順に走査すれば削除しても安全です。

Swift

var items = ["A", "B", "C", "D"]
for i in stride(from: items.count - 1, through: 0, by: -1) {
    if items[i] == "B" {
        items.remove(at: i)
    }
}
print(items)   // ["A", "C", "D"]

3. オプショナルの安全な取り扱い

3‑1. if let / guard let でアンラップ

Swift

let optionalIndex: Int? = nil
if let idx = optionalIndex, idx < array.count {
    print(array[idx])
} else {
    print("有効なインデックスがありません")
}

3‑2. nil 合体演算子 (??) でデフォルト値を設定

Swift

let idx = optionalIndex ?? 0   // nil の場合は 0 を使用
print(array[idx])              // ただし、0 が有効範囲内かは別途チェック

4. スレッドセーフなコレクション操作

Swift 標準の Array はスレッド非安全です。複数スレッドから同時に更新する場合は DispatchQueue でシリアライズします。

Swift

class ThreadSafeArray<T> {
    private var array: [T] = []
    private let queue = DispatchQueue(label: "com.example.threadSafeArray", attributes: .concurrent)

    func append(_ element: T) {
        queue.async(flags: .barrier) {
            self.array.append(element)
        }
    }

    func element(at index: Int) -> T? {
        var result: T?
        queue.sync {
            if self.array.indices.contains(index) {
                result = self.array[index]
            }
        }
        return result
    }
}

5. デバッグ時に有効な Xcode のテクニック

5‑1. ブレークポイントで条件を設定

インデックスが範囲外になる直前でブレークさせるには、条件付きブレークポイントを利用します。

  1. 該当行の左側のガターをクリックしてブレークポイントを設定。
  2. 右クリック → Edit Breakpoint… → Condition に index >= array.count と入力。
  3. これにより、条件が真になると実行が止まり、変数の状態を確認できます。

5‑2. LLDB で配列の長さとインデックスをチェック

コンソールに以下を入力すると、配列とインデックスの現在値を即座に確認できます。

(lldb) po array
(lldb) po index
(lldb) po array.count

5‑3. Thread Sanitizer の有効化

Xcode の Scheme → Diagnostics で Thread Sanitizer と Address Sanitizer をオンにすると、メモリ破壊やデータ競合が検出され、インデックスエラーの根本原因が判明しやすくなります。

6. 実際のプロジェクトでの適用例

以下は、UITableView のデータソースとして配列を使用する典型的なコードです。ここに安全なアクセスパターンを組み込んだ例を示します。

Swift

class FruitListViewController: UIViewController, UITableViewDataSource {
    private var fruits: [String] = ["りんご", "ばなな", "みかん"]

    // MARK: - UITableViewDataSource
    func tableView(_ tableView: UITableView, numberOfRowsInSection section: Int) -> Int {
        return fruits.count
    }

    func tableView(_ tableView: UITableView, cellForRowAt indexPath: IndexPath) -> UITableViewCell {
        // 安全なインデックスチェック
        guard fruits.indices.contains(indexPath.row) else {
            fatalError("インデックスが範囲外です: \(indexPath.row)")
        }
        let cell = tableView.dequeueReusableCell(withIdentifier: "FruitCell", for: indexPath)
        cell.textLabel?.text = fruits[indexPath.row]
        return cell
    }

    // データ更新時はスレッドセーフに
    func addFruit(_ fruit: String) {
        DispatchQueue.main.async { [weak self] in
            self?.fruits.append(fruit)
            self?.tableView.reloadData()
        }
    }
}

上記コードは次のポイントを押さえています。
- guard でインデックスが有効か判定し、問題があれば明示的に fatalError（デバッグ時の早期検出）を投げる。
- 配列の更新は DispatchQueue.main 上でシリアライズし、UI スレッドとデータ整合性を保つ。

まとめ

本記事では、Swift で発生する “Thread 1: Fatal error: Index out of range” の原因を体系的に整理し、具体的な防止策とデバッグ手法を紹介しました。
- 安全なインデックスチェック（indices.contains、guard）を徹底する。
- ループ中の削除は逆順で行うことでインデックスずれを回避。
- オプショナルは必ず安全にアンラップし、デフォルト値や early return を活用。
- マルチスレッド環境では Thread‑Safe ラッパーや DispatchQueue で排他制御を行う。
- Xcode の条件付きブレークポイントや LLDB、Sanitizerを駆使してリアルタイムに問題箇所を特定できる。

これらのテクニックを取り入れることで、インデックスエラーによるクラッシュを未然に防ぎ、安定した iOS アプリ開発が可能になります。今後は、Swift の Result 型や Combine を用いたエラーハンドリングについても記事化予定です。

参考資料