【初心者向け】プログラミングにおける関数とは？基本から活用法まで解説

2024-07-16

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プログラミングを勉強していると、「関数」という言葉をよく聞きますよね。

でも、「関数って何？」「どうやって使うの？」と思ったことはありませんか？

この記事では、プログラミングにおける関数について、日常生活の例を使ってわかりやすく説明します。関数の基本的な概念から、実際の使い方、そしてプログラミングでの重要性まで、初心者の方にも理解しやすいように解説していきます。

ぜひ最後まで読んでみてください。きっと関数の便利さがわかるはずです！

この記事を書いた人

現役のフルスタックエンジニアとして活躍中
開発チームリーダーとして複数プロジェクトをリード
副業プログラミングスクール講師として数百名以上を指導してきた教育のプロ
プログラミングスクールのカリキュラム執筆経験あり

関数とは？日常生活の例で理解しよう

プログラミングにおける関数とは、一連の処理をひとまとめにしたものです。簡単に言えば、「特定の仕事をするための道具箱」のようなものです。

でも、いきなりプログラミングの話をすると難しいですよね。そこで、日常生活の例を使って関数の概念を説明してみましょう。

自動販売機の例

自動販売機を関数に例えてみましょう。

入力（引数）：お金と飲み物の選択
処理：お金を確認し、選択された飲み物を準備
出力（戻り値）：飲み物（とおつり）

自動販売機は、お金と飲み物の選択（入力）を受け取り、内部で処理をして、飲み物（出力）を返します。これはまさに関数の働きそのものなんです。

レシピの例

料理のレシピも関数の良い例です。

入力（引数）：材料
処理：調理手順
出力（戻り値）：完成した料理

レシピは、材料（入力）を指定し、調理手順（処理）を示して、最終的に料理（出力）を完成させます。これも関数の仕組みそのものですね。

プログラミングにおける関数の基本

では、プログラミングの世界で関数とは何かをもう少し詳しく見ていきましょう。

プログラミングにおける関数は、特定の作業を実行するためのコードの塊です。関数は、入力（引数）を受け取り、それを処理して、出力（戻り値）を返します。

関数の3つの重要な要素

引数（ひきすう）：関数に渡す入力値
処理：関数の本体部分で行う作業
戻り値（返り値）：関数が処理を終えて返す結果

これらの要素を使って、プログラマーは様々な関数を作り、プログラムの中で活用します。

関数を使うメリット

プログラミングにおける関数には、たくさんのメリットがあります。主な3つを紹介しましょう。

1. コードの再利用性が高まる

一度関数を作れば、その処理が必要な時はいつでも呼び出して使えます。例えば、消費税を計算する関数を作れば、プログラムのあちこちで簡単に消費税計算ができるようになります。

2. プログラムが読みやすくなる

関数を使うと、複雑な処理をシンプルな名前で表現できます。例えば、「calculateTotalPrice()」という関数名を見れば、その関数が合計金額を計算することがすぐにわかりますね。

3. プログラムの保守性が向上する

処理をまとめることで、修正が必要な時も関数の中身を変更するだけで済みます。例えば、消費税率が変更になった時、税率計算の関数を1箇所修正するだけで、プログラム全体に反映させることができます。

関数の基本的な使い方

ここからは、プログラミングにおける関数の基本的な使い方を見ていきましょう。

1. 関数を定義する

まず、関数を作る（定義する）必要があります。関数の定義方法は、使用するプログラミング言語によって多少異なりますが、基本的な構造は似ています。

例えば、JavaScriptで2つの数を足し算する関数を定義する場合：

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

この例では、addという名前の関数を定義しています。aとbは引数で、return a + b;が処理と戻り値を表しています。

2. 関数を呼び出す

定義した関数は、プログラムの中で必要な時に呼び出して使います。関数を呼び出す際は、関数名と括弧を使い、必要に応じて引数を渡します。

先ほどのadd関数を使う例：

let result = add(5, 3);
console.log(result); // 8が出力されます

この例では、add関数に5と3を引数として渡しています。関数は処理を行い、結果（8）をresult変数に格納します。

関数の活用例：電卓プログラム

ここで、関数を活用した簡単な電卓プログラムの例を見てみましょう。このプログラムでは、足し算、引き算、掛け算、割り算の4つの基本的な計算機能を関数として定義します。

// 足し算の関数
function add(a, b) {
  return a + b;
}

// 引き算の関数
function subtract(a, b) {
  return a - b;
}

// 掛け算の関数
function multiply(a, b) {
  return a * b;
}

// 割り算の関数
function divide(a, b) {
  if (b === 0) {
    return "エラー：0で割ることはできません";
  }
  return a / b;
}

// 電卓関数
function calculate(operation, a, b) {
  switch(operation) {
    case '+':
      return add(a, b);
    case '-':
      return subtract(a, b);
    case '*':
      return multiply(a, b);
    case '/':
      return divide(a, b);
    default:
      return "無効な演算子です";
  }
}

// 電卓を使う
console.log(calculate('+', 5, 3)); // 8
console.log(calculate('-', 10, 4)); // 6
console.log(calculate('*', 2, 6)); // 12
console.log(calculate('/', 15, 3)); // 5
console.log(calculate('/', 10, 0)); // エラー：0で割ることはできません

この例では、各計算機能を個別の関数として定義し、それらをcalculate関数内で使用しています。これにより、コードが整理され、読みやすくなっています。

また、将来新しい計算機能を追加する場合も、新しい関数を定義してcalculate関数に追加するだけで済むため、拡張性も高くなっています。