第3章: C#のメソッドと関数

メソッド（Method）は、C#における関数の一種で、特定のタスクを実行するコードのまとまりです。メソッドはコードの再利用性を高め、コードの見通しを良くし、保守性を向上させます。この章では、メソッドの宣言方法と呼び出し、引数と戻り値の使い方、さらにオーバーロードや再帰の概念を説明していきます。

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1. メソッドの宣言と呼び出し

C#でメソッドを宣言する基本的な構文は以下の通りです。

アクセス修飾子 戻り値の型 メソッド名(パラメータリスト)
{
    // メソッドの処理
}

• アクセス修飾子: メソッドのアクセス範囲を指定します。public、private、protected、internal などのキーワードがあります。publicはメソッドをどこからでも呼び出せるようにし、privateはクラス内部からのみアクセス可能にします。
• 戻り値の型: メソッドが返すデータの型を指定します。int、string、boolなどの型や、データを返さない場合はvoidを指定します。
• メソッド名: メソッドを識別するための名前です。キャメルケースで命名するのが一般的です。
• パラメータリスト: メソッドが受け取る引数を指定します。引数がない場合は()だけを記述します。

例: 基本的なメソッド宣言と呼び出し

次に、整数を引数として受け取り、その数を2倍にして返すメソッドを例に解説します。

public int DoubleNumber(int number)
{
    int result = number * 2;
    return result;
}

このメソッドはDoubleNumberという名前で、引数としてint numberを受け取り、その値を2倍にして返します。

次に、このメソッドを呼び出すには以下のようにします。

int result = DoubleNumber(5);
Console.WriteLine(result); // 出力: 10

DoubleNumber(5)を呼び出すと、5が2倍されて10が返り、resultに代入されます。このようにメソッドを定義し、必要に応じて呼び出すことで、コードの再利用が可能になります。

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2. 引数と戻り値

メソッドの引数（Parameter）と戻り値（Return Value）は、メソッドの柔軟性と機能性を高めます。

引数

引数は、メソッドに入力データを渡す手段です。複数の引数を持つことができ、引数が多い場合はコンマで区切って指定します。

public int Add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

Addメソッドは、2つの整数引数aとbを受け取り、その合計を返します。

int sum = Add(3, 7);
Console.WriteLine(sum); // 出力: 10

戻り値

戻り値は、メソッドが呼び出し元に返すデータです。戻り値が必要ない場合は、voidを指定して何も返さないメソッドにすることができます。

public void DisplayMessage()
{
    Console.WriteLine("Hello, World!");
}

DisplayMessageメソッドは戻り値がないので、単に「Hello, World!」と出力します。

DisplayMessage(); // 出力: Hello, World!

3. オーバーロード（Overload）

メソッドのオーバーロードとは、同じ名前のメソッドを異なる引数で複数定義することです。C#では、引数の型や数が異なれば、同じ名前のメソッドを定義することができます。

例: メソッドのオーバーロード

public int Multiply(int a, int b)
{
    return a * b;
}

public double Multiply(double a, double b)
{
    return a * b;
}

上記の例では、整数を引数とするMultiplyメソッドと、浮動小数点数を引数とするMultiplyメソッドが定義されています。呼び出す際の引数の型に応じて、適切なメソッドが自動的に選ばれます。

int intResult = Multiply(2, 3); // 整数型のMultiplyが呼ばれる
Console.WriteLine(intResult); // 出力: 6

double doubleResult = Multiply(2.5, 4.0); // 浮動小数点型のMultiplyが呼ばれる
Console.WriteLine(doubleResult); // 出力: 10.0

オーバーロードを使うことで、異なる引数に対応したメソッドを用意でき、コードの可読性や柔軟性が向上します。

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4. 再帰（Recursion）

再帰とは、メソッドが自分自身を呼び出すことで、繰り返し処理を行う手法です。再帰を使うと、複雑な繰り返し処理をシンプルに表現できますが、停止条件を設定しないと無限ループになるため注意が必要です。

例: 再帰による階乗計算

以下は、再帰を使用して階乗（Factorial）を計算するメソッドの例です。階乗とは、例えば5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1といったように、1からその数までのすべての整数を掛け合わせた値です。

public int Factorial(int n)
{
    if (n <= 1)
    {
        return 1;
    }
    else
    {
        return n * Factorial(n - 1);
    }
}

このFactorialメソッドは、引数nが1以下のときに1を返します。それ以外の場合は、n * Factorial(n - 1)を計算します。これにより、Factorial(5)を呼び出すと以下のような再帰的な計算が行われます。

int result = Factorial(5);
Console.WriteLine(result); // 出力: 120

再帰処理の流れ:

1. Factorial(5)が呼ばれ、5 * Factorial(4)に変換
2. Factorial(4)が呼ばれ、4 * Factorial(3)に変換
3. これが続き、最終的にFactorial(1)が1を返して停止

再帰の利点と注意点

再帰は、数式的な処理や探索アルゴリズムの実装でよく利用され、コードを簡潔に保つことができます。しかし、再帰の深さが深くなりすぎるとスタックオーバーフローが発生するリスクがあるため、場合によってはforやwhileループに置き換えることも検討すべきです。

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まとめ

メソッドはプログラムの機能をモジュール化するために欠かせない要素です。引数と戻り値の仕組み、メソッドのオーバーロードや再帰の概念を理解することで、C#でのプログラミングがよりスムーズに行えるようになります。