[C#] 9. 関数(Method)とオーバーロード、再帰呼び出し

こんにちは。明月です。

この投稿はC#の関数(Method)とオーバーロード、再帰呼び出しに関する説明です。

以前の投稿までの例をみればMain関数(実行関数)でソースの上行から下行まで順番に実行されます。この形式で制御文だけでもプログラムを作成することができます。

でも、プログラムが複雑になるし、大きくなるとこの形式だけでは限界があります。

そのため、その長くなるソースを解決するために、関数(Method：メソッド)でソースを分割して作成することができます。

参考にプログラムの関数は数学の関数と同じ意味です。任意の元素(パラメータ)を代入して結果を返却してもらう数学の二項関係式です。

[アクセス修飾子] [返却データタイプ] 関数名 (パラメータ)
{
  ........
  return 返却タイプ;
}

関数のパラメータにデータを入れると関数の中の演算をして返却データタイプにデータに合わせてデータを返却してもらいます。

using System;

namespace Example
{
  class Program
  {
    // ExecuteMethod1関数
    private static int ExecuteMethod1(int a)
    {
      // パラメータからaの値を受け取ると10を掛けて返却する。
      return a * 10;
    }
    // ExecuteMethod2関数(返却データタイプがvoidの場合は返却値がない。)
    private static void ExecuteMethod2(int a)
    {
      // パラメータからaの値を受け取るとコンソールに出力
      Console.WriteLine(a);
    }
    // 実行関数
    static void Main(string[] args)
    {
      // 変数宣言
      int a = 5;
      // ExecuteMethod1関数呼び出す。
      // パラメータに5を入れると50の値が返却する。retの変数に格納する。
      int ret = ExecuteMethod1(a);
      // コンソールに出力
      Console.WriteLine(ret);
 
      // ExecuteMethod2関数呼び出す。
      // 関数の中でコンソールに出力
      ExecuteMethod2(a);
      // 任意のキーを押してください
      Console.WriteLine("Press any key");
      Console.ReadLine();
    }
  }
}

上のソースでExecuteMethod1関数とExecuteMethod2関数を作成しました。

関数の前にあるキーワードでprivateはアクセス修飾子です。staticは静的タイプに設定するキーワードですが、そのことについては別の投稿で説明します。

また、データタイプを設定しますが、intの場合は関数から整数のデータタイプの値が返却するという意味です。

なので、関数の中では必ずreturnキーワードを作成しなければならないし、returnデータタイプは必ずintタイプで返却しなければならないです。

voidの場合は返却がないという意味のデータタイプで関数の中でreturnキーワードでデータを返却する必要がないです。(返却データタープがvoidの場合、returnを使うとreturnキーワードがあるところで関数を終了します。)

パラメータはintタイプで受け取ります。パラメータの場合は関数により必須項目ではなく、パラメータが無いことで関数を作成することができます。

Main関数(実行関数)でExecuteMethod1関数とExecuteMethod2関数を呼び出しました。

まず、ExecuteMethod1関数からはintタイプのパラメータを要求するので、intタイプの変数のaを渡します。a変数で5の値があるのでExecuteMethod1関数を通ると5掛けて10になり、返却データは50になります。

ret変数にはxecuteMethod1関数の返却値を格納するので、50のデータがあります。

ExecuteMethod2関数にはret変数の値を渡して関数の中でコンソールに出力します。

関数をもっと複雑に使いましょう。

using System;

namespace Example
{
  class Program
  {
    // ExecuteMethod1関数
    // パラメータaを参照して結果を共有できる。
    private static int ExecuteMethod1(ref int a, int b)
    {
      // bの値に10を掛ける。
      b *= 10;
      // aの値に100を掛ける。
      a *= 100;
      // 결과 리턴
      return b;
    }
    // ExecuteMethod2関数
    // 関数ないの結果をパラメータに取り出す。
    private static void ExecuteMethod2(out int a)
    {
      a = 123;
    }
    // 実行関数
    static void Main(string[] args)
    {
      // 変数宣言
      int a = 5;
      int b = 10;
      // ExecuteMethod1関数を呼び出す。パラメータが参照タイプ(ref)なので明示する。
      int ret = ExecuteMethod1(ref a, b);
      // ExecuteMethod1の返却値 = 50	, コンソールに出力
      Console.WriteLine("ExecuteMethod1 return = {0}", ret);
      // コンソールに出力
      Console.WriteLine("a = {0}", a);
      Console.WriteLine("b = {0}", b);
 
      // ExecuteMethod2関数を呼び出す。パラメータが出力タイプ(out)なので明示する。
      ExecuteMethod2(out b);
      // コンソールに出力
      Console.WriteLine("b = {0}", b);
      // 任意のキーを押してください
      Console.WriteLine("Press any key");
      Console.ReadLine();
    }
  }
}

パラメータでrefとoutというキーワードがあります。refの場合は関数の中で外部の変数を使う意味です。

つまり、関数の中でrefのパラメータのa変数を変更するとMain関数から参照したデータを変更します。その意味では関数の中でパラメータから受け取ったデータ(refが無いパラメータ)は変更しても関数の外部のデータは影響がありません。

結果みるとbのデータを変更してもMain関数のb変数は5です。

データ返却が一つではなくて、何個になる時もあります。

つまり、基本返却はreturnを使って返却しますが、パラメータによる返却する方法もあります。

outキーワードは関数の中でデータを関数に外部に返却することです。

ExecuteMethod2関数は返却値はvoidデータがパラメータでoutキーワードがあるのでbの変数が123に設定します。

上の例はパラメータが一つ、二つに決まっていますが、入力個数が決まってない場合もあります。

using System;

namespace Example
{
  class Program
  {
    // ExecuteMethod関数
    // paramsキーワードを使うとパラメータは可変に設定する。
    private static void ExecuteMethod(params string[] args)
    {
      // 可変パラメータは配列の値に設定される。
      foreach (string arg in args)
      {
        // コンソールに出力
        Console.Write("{0} ", arg);
      }
      // 改行
      Console.WriteLine();
    }
    // 実行関数
    static void Main(string[] args)
    {
      // 変数宣言
      string a = "Hello world";
      string b = "Test";
      string c = "abc";
 
      // ExecuteMethod関数呼び出す。
      // パラメータa、 b、 c (3個)	
      ExecuteMethod(a, b, c);
 
      // ExecuteMethod関数呼び出す。
      // パラメータc、 b、 a、 "Good." (4個)
      ExecuteMethod(c, b, a, "Good.");
      // 任意のキーを押してください
      Console.WriteLine("Press any key...");
      Console.ReadLine();
    }
  }
}

paramsキーワードはパラメータ個数は可変に設定することができます。可変パラメータとはパラメータ個数が決まってないという意味です。

つまり、ExecuteMethod関数のパラメータに3個を入れることも、4個を入れることもできます。

ExecuteMethod関数の中では可変パラメータを配列で受け取ります。

関数の中で自分自身を呼び出すこともできます。

using System;

namespace Example
{
  class Program
  {
    // ExecuteMethod関数
    private static int ExecuteMethod(int a)
    {
      // aが1より大きいなら
      if (a > 1)
      {
        return a * ExecuteMethod(a - 1);
      }
      else
      {
        // aより小さいなら1を返却する。
        return 1;
      }
    }
    // 実行関数
    static void Main(string[] args)
    {
      // ExecuteMethod(5)の値は？
      Console.WriteLine(ExecuteMethod(5));
      // 任意のキーを押してください
      Console.WriteLine("Press any key...");
      Console.ReadLine();
    }
  }
}

上の例はExecuteMethod関数でExecuteMethod関数を呼び出します。関数で自分自身を呼び出すのを再帰呼び出しといいます。

関数の再帰は数学的の再帰と同じ意味です。つまり、上のコードは数学で「f(x) = x * f(x-1)　※ただし、xは0より大きい」という意味です。

Main関数でExecuteMethodを呼び出す時に最初に5のデータを入れるので「f(5) = 5 * f(4)」になり、すべての解けると「5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120」になりますね。すなわち、階乗です。

C#はオブジェクト指向プログラミング(OOP)の言語です。このOOPはクラスと関係があることですが、クラスの関数を作成する時に多相化(ポリモーフィズム)ということがあります。

多相化(ポリモーフィズム)は同じ返却データタイプと関数名が同じでも、パラメータ個数が違いなら別の関数で認識することです。(もちろん、パラメータ個数とタイプまで同じならエラーに発生します。)

using System;

namespace Example
{
  class Program
  {
    // ExecuteMethod関数
    private static void ExecuteMethod(int a)
    {
      // コンソールに出力
      Console.WriteLine("ExecuteMethod - int - " + a);
    }
    // ExecuteMethod関数
    private static void ExecuteMethod(string a)
    {
      // コンソールに出力
      Console.WriteLine("ExecuteMethod - string - " + a);
    }
    // 실행 함수
    static void Main(string[] args)
    {
      // ExecuteMethodのパラメータがintのデータの関数を呼び出す。
      ExecuteMethod(1);
      // ExecuteMethodのパラメータがstringのデータの関数を呼び出す。
      ExecuteMethod("hello world");
 
      // 任意のキーを押してください
      Console.WriteLine("Press any key...");
      Console.ReadLine();
    }
  }
}

OOPの多相化(ポリモーフィズム)が重要だと言ってもすごく難しい概念ではありません。

上の例をみればExecuteMethod関数が二つあります。もちろんデータタイプと同じです。

でも、始めのExecuteMethod関数はintタイプを受け取るし二つめはStringタイプを受け取ります。

つまり、Main関数では入れるデータタイプにより呼び出す関数が違います。

ここまでC#の関数(Method)とオーバーロード、再帰呼び出しに関する説明でした。

ご不明なところや間違いところがあればコメントしてください。