C++超入門⑤ 関数で処理を分けよう

同じ計算を何か所にも書くと、1つ直すたびに「あそこも直さないと」となります。処理へ名前を付け、まとめて再利用するための道具が関数です。

今回は、2つの値を受け取って結果を返す関数を作ります。難しい設計論より、呼ぶ前・関数の中・戻った後の3段階を追うことから始めましょう。

1. 関数は処理のまとまり

#include <iostream>

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
    return result;
}

int main() {
    int answer = add(3, 5);
    std::cout << answer << '\n';
    return 0;
}

結果は8です。

int add(int a, int b)の部分を分けると、次のようになります。

部分	役割
最初の`int`	戻す値の型
`add`	自分で付ける関数名
`int a, int b`	受け取る値の型と名前
`{ ... }`	関数が行う処理
`return result`	呼び出した側へ結果を返す

受け取る値が引数（ひきすう）、返す結果が戻り値です。関数を使うことを呼び出すといいます。

2. コードを上から書いても、実行はmainから

addの定義をmainより上に置いていますが、起動直後にaddが勝手に動くわけではありません。

mainへ入る
add(3, 5)で関数を呼ぶ
add内のaを3、bを5として処理する
resultが8になり、returnで戻る
mainのanswerが8になり、表示する

addは何度でも呼べます。add(10, 2)なら12、add(-3, 5)なら2です。ただしこの簡単な加算関数は、結果がintの範囲に収まる値を渡す前提です。

定義は作り方、呼び出しはその作り方を使う場面と分けて読むと、位置関係に惑わされにくくなります。

3. 表示することと、値を返すことは違う

int answer = add(3, 5);
int doubled = answer * 2;
std::cout << doubled << '\n';

戻り値があるので、結果の8を別の計算へ使って16を表示できます。

addの中でstd::cout << a + b;と書いただけでは、呼び出し元が使える計算結果を返したことにはなりません。画面表示は出力先へ文章を送る処理、returnは呼び出した側へ値を渡す処理です。

intなどの値を返す普通の関数では、必要なすべての分岐で値を返すようにします。「たまたま値が出た」ように見える不正なコードへ頼らないことが大切です。

returnの後には進まない

int maxNumber(int a, int b) {
    if (a >= b) {
        return a;
    }
    return b;
}

最初のreturnへ来た時点で関数は終了するため、下のreturn bは実行しません。この早い終了を使うと、深いelseを増やさず書けることがあります。

4. 値を返さない関数はvoid

#include <iostream>
#include <string>

void greet(std::string name) {
    std::cout << "こんにちは、" << name << "さん。\n";
}

int main() {
    greet("Aoi");
    greet("Ren");
    return 0;
}

表示する文章だけを変えて、同じ関数を2回使っています。

voidは戻り値がない型です。int answer = greet("Aoi");のように数値として受け取ることはできません。

void関数の途中で終了したければreturn;と書けます。値を付けずに戻る形です。最後まで進んで終わる場合は、この例のようにreturnを省けます。

5. boolを返すと、条件が読みやすくなる

bool isEven(int number) {
    return number % 2 == 0;
}

number % 2は2で割った余りです。0なら偶数なのでtrue、それ以外ならfalseを返します。

if (isEven(8)) {
    std::cout << "偶数です。\n";
}

isEven(8)がtrueを返すので表示されます。isEven(7)なら表示しません。

isEvenのように「何を調べるか」が伝わる名前にすると、if全体を文章のように読めます。関数は、長いコードを隠すだけでなく、処理の意味を名前で表すためにも使います。

6. 関数を後ろへ置くなら、先に宣言する

#include <iostream>

int add(int a, int b);

int main() {
    std::cout << add(2, 6) << '\n';
    return 0;
}

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int add(int a, int b);は、中身を書かずに関数の形を知らせる宣言です。コンパイラは、この情報を使って呼び出し方を確認します。

add(2)は引数が足りず、定義と一致しません。呼び出しで困ったら、引数の数・型・順番を確認しましょう。

関数の構成と呼び出しはMicrosoftのC++関数の説明でも確認できます。

7. スコープと値渡しを区別する

スコープは、名前を使える範囲です。関数の中で宣言した普通の変数は、その外から直接名前を使えません。

#include <iostream>

void addOne(int number) {
    number++;
    std::cout << "関数の中: " << number << '\n';
}

int main() {
    int count = 3;
    addOne(count);
    std::cout << "元の値: " << count << '\n';
    return 0;
}

関数の中: 4
元の値: 3

「addOneと呼んだのに、元の値が増えない？」と思ったら、渡し方を確認します。

int numberは値のコピーを受け取る値渡しです。numberを増やしても、別の変数countは変わりません。引数に同じ名前を付けたとしても、同じ変数になるわけではありません。

元の変数を更新するなら、増やした値を戻してcount = ...とする設計か、参照の回で扱うint&を使います。

関数内の変数を外へ持ち出そうとしない

関数内の通常のローカル変数は、その関数が終わると寿命も終わります。そのアドレスや参照を外へ返して使うのは危険です。

「結果の値を返す」のと「もう消える場所を返す」の違いは、ポインタと参照で改めて説明します。今は、単純な計算結果なら値として返すと考えておけば十分です。

8. 練習：大きい方を返す関数を作る

maxNumberへ2つの整数を渡し、大きい方を返してください。同じ値なら、その値を返せば構いません。

模範解答

#include <iostream>

int maxNumber(int a, int b) {
    if (a >= b) {
        return a;
    }
    return b;
}

int main() {
    std::cout << maxNumber(12, 7) << '\n';
    std::cout << maxNumber(-4, -2) << '\n';
    std::cout << maxNumber(5, 5) << '\n';
    return 0;
}

12
-2
5

解説

12と7では最初の条件に入り、12を返します。-4と-2では最初がfalseなので、最後の-2を返します。5と5では>=に当てはまり5です。

正の数だけでなく、負の数・同じ数を試しているのは、考えていなかった条件がないか確認するためです。

関数内に表示を書かず結果を返すので、int best = maxNumber(12, 7);のように別の変数へ保存して使うこともできます。

次の一歩

関数へ分ける前に「何を受け取り、何を返すか」を短く書いてみましょう。入力・計算・表示をそれぞれ役割として分けられると、あとで点数管理のような長いプログラムも読みやすくなります。

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