プログラミングについて学んでいくと、「関数型プログラミング」という言葉に出会うことがあります。プログラムの組み立て方のひとつですが、ふだんよく使われる方法とは考え方が異なるため、難しそうに感じる方もいるかもしれません。この記事では、関数型プログラミングの意味や考え方、関連する用語までを、初心者の方にもわかりやすいように整理して解説していきます。
関数型プログラミングとは？
関数型プログラミングとは、「関数」を中心にしてプログラムを組み立てる考え方のことです。ここでの関数とは、ある入力を受け取って、決まった結果を返すもののことを指します。同じ入力に対しては常に同じ結果を返し、外部の状態をなるべく変えないように作ることを大切にする傾向があります。料理にたとえると、同じ材料を入れれば必ず同じ料理ができあがる、決まった手順のようなものだと考えると分かりやすいでしょう。データの状態を次々と書き換えるのではなく、入力から結果を導くことを重視する考え方です。
関数型プログラミングが重要な理由
プログラムが複雑になると、あちこちでデータの状態が書き換えられ、どこで何が変わったのか追いにくくなることがあります。関数型プログラミングでは、外部の状態をなるべく変えず、入力から結果を導くことを重視するため、動きが予測しやすく、間違いを見つけやすくなることが期待できます。また、同じ入力なら同じ結果になるという性質は、動作を確かめやすくする助けにもなります。プログラムを分かりやすく、扱いやすく保つための、有用な考え方のひとつだと言えるでしょう。
関数型プログラミングが使われる場面
関数型プログラミングの考え方は、さまざまな場面で取り入れられています。代表的な例としては、次のようなものが挙げられます。
- データを変換したり集計したりする処理を書く場面
- 動きを予測しやすく、間違いを減らしたい場面
- 同じ処理を繰り返し安全に使いたい場面
- 状態の変化を抑えて分かりやすく保ちたい場面
関数型プログラミングの仕組み
関数型プログラミングの基本的な考え方は、おおまかに次のように整理できます。
- 処理を、入力から結果を返す関数として組み立てます
- 同じ入力なら同じ結果を返すように作ることを大切にします
- 外部の状態をなるべく変えないようにします
- 関数を組み合わせて、目的の処理を作り上げます
関数型プログラミングと似た用語との違い
関数型プログラミングとよく比べられるものに「手続き型プログラミング」や「オブジェクト指向プログラミング」があります。手続き型が処理の手順を順番に書き、状態を書き換えながら進めるのに対し、関数型は入力から結果を導くことを重視し、状態の変化を抑える点が異なります。また、オブジェクト指向はデータと処理をまとまりとして捉える考え方です。どれが優れているということではなく、異なる考え方として、目的に応じて使い分けたり組み合わせたりされると考えると分かりやすいでしょう。
関数型プログラミングを理解するメリット
関数型プログラミングの考え方を理解しておくと、プログラムの組み立て方には複数の考え方があることをイメージしやすくなります。これは、プログラミングに携わる人にとって特に役立つ知識ですが、ソフトウェアの作り方に関心がある人にとっても有用だと言えるでしょう。状態の変化を抑えて分かりやすく保つという視点を持てれば、間違いの少ないプログラムを考える手がかりになります。物事を入力と結果の関係で捉える力の基礎になる考え方だと捉えると分かりやすいでしょう。
関数型プログラミングの注意点
関数型プログラミングを扱う際には、いくつか注意したい点があります。考え方がふだんの方法と異なるため、慣れるまでは難しく感じることがあります。まずは基本的な考え方の意図を理解することから始めるとよいでしょう。また、あらゆる場面で最適というわけではなく、目的によっては別の考え方のほうが向くこともあります。実際にどこまで取り入れられるかは、利用するプログラミング言語によっても異なるため、言語の特徴や情報も確認しながら取り組むとよいでしょう。
関数型プログラミングに関連する用語
関数型プログラミングをより深く理解するために、あわせて知っておくと役立つ関連用語を紹介します。
- 手続き型プログラミング：処理の手順を順番に書く考え方
- OOP：データと処理をまとまりとして捉える考え方
- 関数：入力を受け取って結果を返すもの
- 副作用：外部の状態を変えてしまうこと
- イミュータブル：後から変更しない性質
まとめ
関数型プログラミングは、関数を中心にしてプログラムを組み立てる考え方で、同じ入力なら同じ結果を返し、外部の状態をなるべく変えないことを大切にします。動きが予測しやすく間違いを見つけやすいといった利点があり、データの変換や集計などで役立ちます。慣れが必要な面や、場面に応じた使い分けが大切です。関数型プログラミングを理解しておくと、プログラムの組み立て方への理解の幅が広がるでしょう。
よくある質問
関数型プログラミングとは何ですか？
関数を中心にしてプログラムを組み立てる考え方です。同じ入力なら常に同じ結果を返し、外部の状態をなるべく変えないことを大切にします。入力から結果を導くことを重視する考え方だと捉えると分かりやすいでしょう。
関数型と手続き型プログラミングは何が違いますか？
手続き型が処理の手順を順番に書き、状態を書き換えながら進めるのに対し、関数型は入力から結果を導くことを重視し、状態の変化を抑える点が異なります。状態を変えるか抑えるかという観点で整理すると分かりやすいでしょう。
関数型プログラミングは難しいですか？
ふだんの方法と考え方が異なるため、慣れるまでは難しく感じることがあります。まずは基本的な考え方の意図を理解することから始め、少しずつ親しんでいくとよいでしょう。目的に応じて取り入れる姿勢が役立つと考えると分かりやすいでしょう。
