【Kotlin】高階関数、ラムダ式・無名関数、クロージャに関する備忘録

2019年5月26日

Kotlin の関数まわりのことを学習したので、備忘録として残しています。

Kotlin では「関数」も「第一級オブジェクト」

第一級オブジェクトとは、簡単に言うと、Int 型や String 型などの型と同じように扱えるオブジェクトのことです。

具体的には、第一級オブジェクトに対しては、以下のような操作が可能です。

例えば、以下のような関数「createCamelCase」を定義します。

//str1 と str2 を連結して、キャメルケースにする関数
fun createCamelCase(str1 : String, str2 : String) : String{

    var result = str1.toLowerCase()
    when {
        str2.length > 1 ->
            result += str2[0].toUpperCase() + str2.drop(1).toLowerCase()
        str2.length == 1 ->
            result += str2[0].toUpperCase()
    }

    return result
}

 

関数からは、関数オブジェクトを生成することができ、以下のように 変数に代入したり、関数の引数に渡したりすることができます。

fun main(args : Array){

    //関数オブジェクト f を第三引数に取る printResult 関数（高階関数）を定義。
    fun printResult(str1 : String, str2 : String, f : (String,String) -> String){
        println(f(str1, str2))
    }

    //関数名の前に「::」をつけることで関数オブジェクトを取得できる
    val fObj = ::createCamelCase
    
    //printResult 関数の引数に、関数オブジェクト（fObj）を渡している
    printResult("MAKE","ROBOT", fObj)
    //-> 実行した結果、"MAKE" と "ROBOT" が連結して、"makeRobot" 文字列が出力される。
}

 

なお、関数には型があります。

上記の例では、printResult 関数の第三引数として、createCamelCase 関数の型「(String, String) -> String」を指定しています。

「(String, String) -> String」型で表される関数は、引数として String 型を ２つ取り、String 型を１つ返す、という意味になります。

 

 

ラムダ式

上記の例では、関数オブジェクトを生成する方法 として、以下の手順を踏みました。

しかし、使い捨ての関数などに、わざわざ名前をつけて宣言してやる必要はないかもしれません。

このような、名前を持たない関数オブジェクトを直接生成する方法が、ラムダ式や無名関数です。

ラムダ式の例

createCamelCase を、ラムダ式で表現して printResult 関数に渡してみます。

//printResult 関数の引数に、「(String, String) -> String 」型のラムダ式を渡している。
printResult("MAKE", "ROBOT", {str1 : String, str2 : String -> 
        var result = str1.toLowerCase()
        when {
            str2.length > 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase() + str2.drop(1).toLowerCase()
            str2.length == 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase()
        }
        result
    })

ただ、上記のコードは少し冗長です。

実際のラムダ式は、引数の型も省略 されていることが多いです。(コンパイラが型を推論できる場合)

今回のケースでは、printResult 関数の定義部分に、引数に取る関数オブジェクトの型 「(String, String) -> String」を明示しているため、以下のように省略できます。

//型を省略
printResult("MAKE", "ROBOT", {str1,str2 ->

        var result = str1.toLowerCase()
        when {
            str2.length > 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase() + str2.drop(1).toLowerCase()
            str2.length == 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase()
        }
        result
    })

 

さらに、高階関数の最後の引数に関数オブジェクトを取る場合、より書きやすい書き方（シンタックスシュガー）が用意されています。

printResult 関数は、最後の引数に「(String, String) -> String」型の関数オブジェクトを取るため、以下のような書き方ができます。

printResult("MAKE", "ROBOT"){str1,str2 ->

        var result = str1.toLowerCase()
        when {
            str2.length > 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase() + str2.drop(1).toLowerCase()
            str2.length == 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase()
        }
        result
    }

 

本来なら、引数は ( ) の中に記述する必要がありますが、これを外に出すことができます。

さらにさらに、ラムダ式の引数が１つだけの場合、引数名も省略することができます。引数名を省略した場合、その引数は it という名前で参照することが可能です。

今回の例では、String 型を２つ（str1, str2）、引数に取っているため、省略はできません。。

無名関数

無名関数も、ラムダ式と同様で、関数オブジェクトを生成するための構文です。

機能的には無名関数もラムダ式もほとんど同じですが、以下のような違いがあります。

以下の公式情報にあるように、戻り値の型は指定する必要がない場合が多いです。どうしても戻り値の型を指定したい場合や、無名関数の構文が好きな場合は、ラムダ式ではなく無名関数を使うことになるでしょう。

無名関数

上記のラムダ式の構文から一つ欠落しているのは、関数の戻り値の型を指定する機能です。ほとんどの場合は、戻り型を自動的に推論することができるので不要です。しかし、それを明示的に指定する必要がある場合、別の構文を使用することができます。_無名関数_です。

引用：https://dogwood008.github.io/kotlin-web-site-ja/docs/reference/lambdas.html

先ほど例示した createCamelCase 関数を、無名関数で書き換えてみます。

    printResult("MAKE", "ROBOT", fun(str1, str2) : String{
        var result = str1.toLowerCase()
        when {
            str2.length > 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase() + str2.drop(1).toLowerCase()
            str2.length == 1 ->
                result += str2[0].toUpperCase()
        }
        return result
    })

クロージャ

クロージャとは何か？？

まずは結論から！（私の現時点での認識です...）

具体例で見ていきます。

本来、関数の中で宣言した変数は、その関数が実行し終わるとアクセスできなくなります。

fun main(args : Array){

    fun incrementCount(){
        var count = 0
        count++
        println(count)
    }

    incrementCount() // 1 が出力。
    incrementCount() // 1 が出力。変数 count は incrementCount 関数を実行するたびにリセットされ、何度実行しても結果は 1 になる。
}

 

変数 count は incrementCount 関数を実行するたびにリセットされ、何度実行しても結果は 1 になります。

incrementCount() 関数の実行が終わっても、変数 count を捕捉し続ける方法はないでしょうか？

あります！それがクロージャを使う方法です。

fun main(args : Array){

    // incrementCount で宣言した変数 count の値を +1 する「関数オブジェクト（クロージャ）」を返す。
    fun incrementCount() : () -> Unit{

        var count = 0

        return {
            count++
            println(count)
        }
    }
    var f1 = incrementCount()
    var f2 = incrementCount()

    f1() // 1 が出力
    f1() // 2 が出力。関数オブジェクト (クロージャ) が変数 count を補足し続けているため、count の値を変更できる。
    f2() // 1 が出力。f1() とは別メモリ上の変数 count を補足している。
    f2() // 2 が出力
}

一般的なクロージャの説明は、こちらがわかりやすいです。

おわりに

最近は自分の中で Kotlin 熱が上がっており、プライベート学習で Kotlin の書籍や公式情報を読むことが多いです。

随時更新やアウトプットしていきたいと思います( ^ω^ )