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純粋関数にリファクタリングする (LINQ to XML)

  • [アーティクル]

純粋関数型変換で重要なのは、純粋関数を使用してコードをリファクターする方法を理解することです。

Note

関数型プログラミングでの命名には、一般に純粋関数を使用してプログラムをリファクターする方法が使用されます。 Visual Basic および C++ では、この処理がそれぞれの言語の関数を使用して行われます。 ただし C# では、関数がメソッドと呼ばれます。 ここでは、純粋関数が C# のメソッドとして実装されます。

このセクションで既に説明したように、純粋関数には 2 つの実用的な特性があります。

  • 副作用がありません。 この関数は、関数の外部にある変数やあらゆる型のデータを一切変更しません。
  • 一貫性があります。 同じ入力データを与えられると、常に同じ出力値を返します。

関数型プログラミングに移行するには、既存のコードをリファクターして不要な副作用や外部依存関係を排除するのが 1 つの方法です。 この方法で、既存のコードの純粋関数バージョンを作成できます。

この記事では、純粋関数の特徴とそれ以外の関数の特徴について説明します。 WordprocessingML ドキュメント内のコンテンツの操作に関するチュートリアルでは、WordprocessingML ドキュメントの操作方法を説明し、純粋関数を使用してリファクターする方法を示す 2 つの例を紹介しています。

次の例に示す 2 つの非純粋関数と 1 つの純粋関数を参照して、その違いを確認してください。

例: 静的クラス メンバーを変更する非純粋関数を実装する

次のコードの HyphenatedConcat 関数は、aMember 静的クラス メンバーを変更するため、純粋関数ではありません。

public class Program
{
    private static string aMember = "StringOne";

    public static void HyphenatedConcat(string appendStr)
    {
        aMember += '-' + appendStr;
    }

    public static void Main()
    {
        HyphenatedConcat("StringTwo");
        Console.WriteLine(aMember);
    }
}

Module Module1
    Dim aMember As String = "StringOne"

    Public Sub HyphenatedConcat(ByVal appendStr As String)
        aMember = aMember & "-" & appendStr
    End Sub

    Sub Main()
        HyphenatedConcat("StringTwo")
        Console.WriteLine(aMember)
    End Sub
End Module

この例を実行すると、次の出力が生成されます。

StringOne-StringTwo

この場合、変更されるデータに public アクセスと private アクセスのどちらがあるか、またはこのデータが static メンバー、shared メンバー、インスタンス メンバーのいずれかであるかは関係ありません。 純粋関数は、関数の外部にあるデータを一切変更しません。

例: パラメーターを変更する非純粋関数を実装する

同じ関数の次のバージョンは、そのパラメーターである sb の内容を変更するため、純粋関数ではありません。

public class Program
{
    public static void HyphenatedConcat(StringBuilder sb, String appendStr)
    {
        sb.Append('-' + appendStr);
    }

    public static void Main()
    {
        StringBuilder sb1 = new StringBuilder("StringOne");
        HyphenatedConcat(sb1, "StringTwo");
        Console.WriteLine(sb1);
    }
}

Module Module1
    Public Sub HyphenatedConcat(ByVal sb As StringBuilder, ByVal appendStr As String)
        sb.Append("-" & appendStr)
    End Sub

    Sub Main()
        Dim sb1 As StringBuilder = New StringBuilder("StringOne")
        HyphenatedConcat(sb1, "StringTwo")
        Console.WriteLine(sb1)
    End Sub
End Module

このバージョンのプログラムは、最初のバージョンと同じ出力を生成します。これは、HyphenatedConcat 関数が Append メンバー関数を呼び出して最初のパラメーターの値 (状態) を変更したためです。 HyphenatedConcat はパラメーターを値で渡しますが、それでもこの変更は行われるのでご注意ください。

重要

参照型の場合、パラメーターを値で渡すと、渡されるオブジェクトへの参照がコピーされて渡されます。 このコピーは、参照変数が新しいオブジェクトに割り当てられるまで、元の参照と同じインスタンス データに関連付けられたままとなります。 パラメーターを変更する場合に、必ずしも関数に参照を渡す必要はありません。

例: 純粋関数の実装

次のバージョンのプログラムは、HyphenatedConcat 関数を純粋関数として実装する方法を示しています。

class Program
{
    public static string HyphenatedConcat(string s, string appendStr)
    {
        return (s + '-' + appendStr);
    }

    public static void Main(string[] args)
    {
        string s1 = "StringOne";
        string s2 = HyphenatedConcat(s1, "StringTwo");
        Console.WriteLine(s2);
    }
}

Module Module1
    Public Function HyphenatedConcat(ByVal s As String, ByVal appendStr As String) As String
        Return (s & "-" & appendStr)
    End Function

    Sub Main()
        Dim s1 As String = "StringOne"
        Dim s2 As String = HyphenatedConcat(s1, "StringTwo")
        Console.WriteLine(s2)
    End Sub
End Module

このバージョンも、同じ出力行 StringOne-StringTwo を生成します。 この連結された値を保持するために、中間変数 s2 が使用されていることにご注意ください。

ローカルには純粋ではないが (つまりローカル変数を宣言して変更する)、グローバルには純粋である関数を作成すると、非常に便利な場合があります。 このような関数は、必要に応じて構成できる特性を多く備えていますが、関数型プログラミングの複雑な表現方法の一部 (単純なループによる処理を行う場合は再帰を使用する必要があるなど) が省かれています。

標準クエリ演算子

標準クエリ演算子の重要な特性は、純粋関数として実装される点です。

詳細については、「標準クエリ演算子の概要 (C#)」と「標準クエリ演算子の概要 (Visual Basic)」を参照してください。

関連項目