第8回｜C言語の関数の基本を学ぶ：処理をまとめて再利用する

はじめてのC言語 | 第８回

はじめに

前回は、for 文と while 文で繰り返し処理を書く方法を学びました。
今回は、処理をひとまとめにして名前を付ける「関数」を扱います。

この回の目的は次の4点です。

• 関数の役割を理解する
• 関数の定義と呼び出しの書き方を覚える
• 引数と戻り値の基本を知る
• main 関数との関係を整理する

関数とは何か

関数は、ひとまとまりの処理に名前を付けたものです。
同じ処理を何度も書かずにすみ、コードを整理しやすくなります。

たとえば、次のような処理を関数にできます。

• メッセージを表示する
• 2つの整数を足す
• 条件を判定して結果を返す

C言語では、main も関数の1つです。

関数の基本形

書式

戻り値の型 関数名(引数) {
    処理;
}

戻り値の型 関数名(引数) {
    処理;
}

要素ごとの意味は次のとおりです。

• 戻り値の型: 関数が返す値の型
• 関数名: 関数の名前
• 引数: 関数に渡す値
• 波かっこの中: 関数の処理内容

最初のサンプルコード

戻り値がない関数

function_sample.c という名前で保存します。

#include <stdio.h>

void say_hello(void) {
    printf("Hello\n");
}

int main(void) {
    say_hello();
    say_hello();
    return 0;
}

#include <stdio.h>

void say_hello(void) {
    printf("Hello\n");
}

int main(void) {
    say_hello();
    say_hello();
    return 0;
}

実行手順

1. 作業ディレクトリに移動する

cd ~/Desktop

cd ~/Desktop

2. コンパイルする

clang function_sample.c -o function_sample

clang function_sample.c -o function_sample

3. 実行する

./function_sample

./function_sample

実行結果:

Hello
Hello

Hello
Hello

コードの読み方

void say_hello(void)

say_hello という関数を定義しています。

• 最初の void : 戻り値がない
• say_hello : 関数名
• (void) : 引数を受け取らない

printf(“Hello\n”);

say_hello 関数の中で、文字列を表示しています。

say_hello();

関数を呼び出しています。
この1行で、say_hello の中の処理が実行されます。

関数を使う理由

関数を使う主な理由は次のとおりです。

• 同じ処理を何度も書かなくてよい
• 処理ごとに分けて読みやすくできる
• 修正箇所を減らせる

たとえば、同じ表示処理を3回書く代わりに、関数を1つ作って3回呼び出せます。

引数のある関数

関数には値を渡せます。
この渡す値を引数と呼びます。

サンプルコード

#include <stdio.h>

void print_number(int n) {
    printf("%d\n", n);
}

int main(void) {
    print_number(10);
    print_number(25);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

void print_number(int n) {
    printf("%d\n", n);
}

int main(void) {
    print_number(10);
    print_number(25);
    return 0;
}

実行結果:

10
25

10
25

引数の意味

void print_number(int n)

この関数は、整数を1つ受け取ります。

• int n : 整数型の引数 n
• 呼び出し側から渡された値が n に入る

print_number(10);

10 を引数として関数に渡しています。

print_number(25);

今度は 25 を渡しています。
同じ関数でも、渡す値によって動作結果を変えられます。

戻り値のある関数

関数は、計算結果を返すこともできます。
返す値を戻り値と呼びます。

サンプルコード

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
    return result;
}

int main(void) {
    int total = add(3, 5);
    printf("%d\n", total);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
    return result;
}

int main(void) {
    int total = add(3, 5);
    printf("%d\n", total);
    return 0;
}

実行結果:

8

8

戻り値の読み方

int add(int a, int b)

add 関数は、整数を2つ受け取り、整数を1つ返します。

• 最初の int : 戻り値の型
• a, b : 引数
• a + b を計算して返す

return result;

result の値を呼び出し元に返します。
return を実行すると、その時点で関数は終了します。

int total = add(3, 5);

add(3, 5) の戻り値を total に代入しています。

main 関数も関数である

これまで使ってきた main も関数です。

int main(void) {
    return 0;
}

int main(void) {
    return 0;
}

• int : 整数を返す
• main : プログラム開始時に呼ばれる特別な関数
• return 0; : 正常終了を表す値を返す

つまり、C言語では「処理を関数としてまとめる」考え方が基本になっています。

関数定義の位置に注意する

この段階では、main より前に関数を定義する形にしておくのが分かりやすいです。

#include <stdio.h>

void say_hello(void) {
    printf("Hello\n");
}

int main(void) {
    say_hello();
    return 0;
}

#include <stdio.h>

void say_hello(void) {
    printf("Hello\n");
}

int main(void) {
    say_hello();
    return 0;
}

関数を main の後ろに書く場合は、関数プロトタイプ宣言が必要になるため、初学者向けには後回しで問題ありません。

初心者がつまずきやすい点

void の意味を混同しない

void は「値を返さない」または「引数がない」という意味で使います。

void say_hello(void)

void say_hello(void)

この場合は次の意味です。

• 先頭の void : 戻り値なし
• かっこの中の void : 引数なし

関数を呼び出すときは () が必要

関数名だけでは呼び出しになりません。

say_hello();

say_hello();

戻り値の型を合わせる

int を返す関数なら、return で整数を返す必要があります。

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

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

よくあるエラー

use of undeclared identifier

原因: 関数や変数を定義する前に使っています。
対処: この段階では、関数定義を main の前に書きます。

too few arguments to function call

原因: 必要な引数の数が足りません。

例:

print_number();

print_number();

print_number が int 型の引数を1つ必要とするなら、値を渡す必要があります。

non-void function should return a value

原因: 戻り値が必要な関数で return がありません。

誤った例:

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
}

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
}

対処:

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
    return result;
}

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
    return result;
}

練習用コード

メッセージを表示する関数

#include <stdio.h>

void print_message(void) {
    printf("C language\n");
}

int main(void) {
    print_message();
    return 0;
}

#include <stdio.h>

void print_message(void) {
    printf("C language\n");
}

int main(void) {
    print_message();
    return 0;
}

足し算をする関数

#include <stdio.h>

int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

int main(void) {
    int answer = add(10, 20);
    printf("%d\n", answer);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

int main(void) {
    int answer = add(10, 20);
    printf("%d\n", answer);
    return 0;
}

実行結果:

30

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まとめ

今回のポイントは次のとおりです。

• 関数は処理をひとまとめにして再利用する仕組みである
• 関数には引数を渡せる
• 関数は戻り値を返せる
• main も関数の1つである

この回では、関数の基本的な使い方を確認しました。
処理をまとめる考え方が少し見えてきたと思います。

次回予告

次回は、配列を学びます。
同じ型のデータをまとめて扱う方法を知ることで、繰り返し処理と組み合わせた実用的なプログラムが書けるようになります。

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