1 関数の基本

プログラミングにおいて、関数とは特定のタスクを達成するコードの一部であり、入力パラメータや戻り値を持つことができます。Go言語では、関数を使ってコードを整理し再利用することが広く行われています。効果的に関数を利用することで、コードをより簡潔かつ読みやすく、メンテナンスしやすくすることができます。

関数はGo言語の中核的な要素であり、効率的で読みやすいコードを記述するためには、関数の宣言と定義方法を理解することが不可欠です。

2 関数の定義

2.1 関数の宣言

Go言語において、関数の一般的な宣言の形式は以下の通りです：

func 関数名(パラメータ) 戻り値の型 {
    // 関数の本体
}

これらの要素を分解してみましょう：

  1. func キーワードは関数を宣言するために使用されます。
  2. 関数名 は関数の名前であり、Go言語の命名規則に従います。大文字で始まる関数はエクスポート可能であり、パッケージの外部から見えます。小文字で始まる関数はエクスポート不可能であり、同じパッケージ内でのみ使用することができます。
  3. パラメータ は関数が受け取るパラメータのリストであり、カンマで区切られます。各パラメータの型を指定する必要があり、複数のパラメータが同じ型の場合は、その型を一度だけ指定することができます。
  4. 戻り値の型 は関数の戻り値の型です。関数が値を戻さない場合、この部分は省略することができます。関数が複数の値を戻す場合は、それらを括弧で囲む必要があります。

例えば、2つの整数の合計を計算する簡単な関数を次のように宣言できます：

func Add(a int, b int) int {
    return a + b
}

この例では、関数名は Add であり、int 型の2つのパラメータ (a と b) を取り、その合計を int 型として戻します。

2.2 パラメータリスト

パラメータリストでは、関数が受け入れるパラメータと各パラメータの型を定義します。パラメータは関数にデータを渡すために使用される特別な種類の変数です。

func Greet(name string, age int) {
    fmt.Printf("こんにちは、%s！%d歳ですね。\n", name, age)
}

この Greet 関数では、name と age がパラメータです。name の型は string であり、age の型は int です。この関数を呼び出す際には、これらのパラメータに実際の値を提供する必要があります。

2.3 戻り値の型

関数は計算された結果を戻し、戻り値の型は関数の戻り値のデータ型を定義します。関数は戻り値を持たない場合がありますし、1つ以上の戻り値を持つこともあります。

関数が複数の戻り値を持つ場合、その型は宣言時に括弧で囲む必要があります：

func Divide(dividend, divisor float64) (float64, error) {
    if divisor == 0 {
        return 0, errors.New("0で割ることはできません")
    }
    return dividend / divisor, nil
}

ここでの Divide 関数は、商とエラーメッセージの2つの値を戻します。もし除数がゼロの場合は、エラーが戻されます。

2.4 可変長パラメータ

Golangにおいて、関数の定義時に呼び出し側が渡すパラメータの数が不明な場合、可変長パラメータを使用することができます。可変長パラメータは省略記号 ... で示され、関数は任意の数のパラメータを受け入れることができます。これは、データの数が不確定である場合や、フォーマットや集計機能を実装する場合などで非常に便利です。

適用シナリオ

可変長パラメータは、以下のようなシナリオで一般的に使用されます：

  1. 文字列連結： fmt.Sprintf や strings.Join のような関数で使用されます。
  2. 配列/スライスの処理：可変長の配列やスライスを扱う際に使用され、例えば合計の計算や複数のスライスの連結などが挙げられます。
  3. ログ記録とエラー処理：複数のエラーの処理や複数のログ情報を記録する際に使用されます。例えば log.Printf やカスタムエラーの集約関数などが該当します。
  4. ヘルパー関数：APIやライブラリで使用され、ユーザーにより柔軟な関数呼び出し方法を提供するために利用されます。

変数パラメータの使用

以下は変数パラメータを使用する簡単な例です：

// 可変数の整数パラメータを取り、それらの合計を返す関数を定義
func Sum(nums ...int) int {
    total := 0
    for _, num := range nums {
        total += num
    }
    return total
}

func main() {
    // 任意の数のパラメータを渡すことができます
    fmt.Println(Sum(1, 2))          // 出力: 3
    fmt.Println(Sum(1, 2, 3, 4))    // 出力: 10
    
    // スライスを渡し、その後にスライスの後ろにellipsisを使うこともできます
    numbers := []int{1, 2, 3, 4, 5}
    fmt.Println(Sum(numbers...))    // 出力: 15
}

Sum 関数では、nums は Sum 関数に渡された全てのパラメータを含む整数のスライスです。このスライスを range ループを使用してイテレートし、合計を計算することができます。

関数内の可変パラメータは実際にはスライスなので、全てのスライス関連の操作が可能です。関数にスライスを可変パラメータとして渡す必要がある場合は、スライスの後ろに ellipsis ... を追加するだけです。

変数パラメータを使用すると、関数の呼び出しを柔軟で簡潔にすることができますが、変数パラメータを使用するとスライスの作成やメモリの割り当てが関与するため、パフォーマンスにわずかな影響があります。そのため、厳密なパフォーマンス要件がある場合は注意が必要です。

ヒント：スライスに関する詳細な説明は後の章で提供されます。他のプログラミング言語の経験がある場合は、一時的に配列と考えても構いません。

3 関数の呼び出し

3.1 基本的な関数の呼び出し

関数の呼び出しとは、関数のコードを実行することです。Goでは、定義された関数を呼び出すことは非常に簡単で、単に関数名を使用して適切なパラメータを渡します。例えば：

result := add(3, 4)
fmt.Println(result)  // 出力: 7

この例では、add 関数が呼び出され、2つの整数がパラメータとして渡され、そして返された結果が result 変数に割り当てられます。

3.2 パラメータの渡し方

関数にパラメータを渡す際、Goはデフォルトで値渡しを使用します。つまり、パラメータ値のコピーが渡され、元のデータは変更されません。しかしながら、関数が外部変数を変更したい場合やパフォーマンス上の理由から、ポインタを使用したり大きな構造体を渡すなど、参照渡しを使用することができます。

以下は値渡しと参照渡しの例です：

// 値渡しの例
func double(val int) {
    val *= 2
}

// 参照渡しの例
func doublePtr(val *int) {
    *val *= 2
}

func main() {
    value := 3
    double(value)
    fmt.Println(value)  // 出力: 3、value は変更されません

    doublePtr(&value)
    fmt.Println(value)  // 出力: 6、value が2倍になりました
}

上記の例では、double 関数は渡された val を2倍にしようとしますが、実際にはそのコピーのみが2倍になり、元の value 変数は変更されません。一方、doublePtr 関数は整数変数へのポインタをパラメータとして受け取ることで、元の変数の値を変更します。