第3章: 関数とクロージャ

Dartにおいて、関数は単なる実行コードのまとまりではなく、真の 第一級オブジェクト です。

関数を変数に代入したり、他の関数の引数として渡したり、戻り値として返したりすることができます。 また、FlutterのWidgetツリー構築において必須となる「名前付き引数」や「アロー構文」、状態をカプセル化する「クロージャ」など、Dartの関数表現は非常に洗練されています。

この章では、Dartの関数の定義方法、パラメータの柔軟な指定方法、そしてクロージャの仕組みを詳しく学びます。

第一級オブジェクトとしての関数

Dartの関数は 第一級オブジェクト であり、Function 型の値として変数に代入したり、高階関数の引数として渡すことができます。

まずは標準的な関数定義を見てみましょう。

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

void main() {
  int result = add(3, 5);
  print('3 + 5 = $result');
}

3 + 5 = 8

アロー構文（=>）と関数オブジェクト

関数本体が単一の式（Expression）のみで構成される場合、波括弧 { return ...; } の代わりに =>（アロー構文） を使って簡潔に記述できます。

また、関数を変数に格納して利用することもできます。

// アロー構文による定義
int multiply(int a, int b) => a * b;

void main() {
  print('アロー関数: ${multiply(4, 5)}');

  // 変数に関数を代入
  int Function(int, int) op = multiply;
  print('変数経由の呼び出し: ${op(10, 20)}');
}

アロー関数: 20
変数経由の呼び出し: 200

パラメータ（引数）の種類

Dartの関数のパラメータには、大きく分けて以下の2つの分類があります。

1. 必須の位置パラメータ（Required Positional Parameters）: 通常の引数。渡す順番と型が固定されます。
2. オプショナルパラメータ（Optional Parameters）: 省略可能な引数。名前付き引数（{}） と 位置指定引数（[]） があります。

// 必須の位置引数
void greet(String name, String message) {
  print('$nameさん、$message');
}

void main() {
  greet('Alice', 'こんにちは');
}

Aliceさん、こんにちは

名前付き引数（{}）と required

引数を {} で囲むと、呼び出し側で引数名を明示して渡すことができるようになります。引数の順番は自由です。

• デフォルトで省略可能（Nullableか、デフォルト値が必要）。
• required を付けると、名前付き引数でありながら省略不可（必須）にできます。

// required で必須、デフォルト値付きで省略可能
void createUser({
  required String username,
  String role = 'member',
  int? age,
}) {
  print('ユーザー: $username, 権限: $role, 年齢: ${age ?? "未設定"}');
}

void main() {
  createUser(username: 'Alice');
  createUser(role: 'admin', username: 'Bob', age: 30);
}

ユーザー: Alice, 権限: member, 年齢: 未設定
ユーザー: Bob, 権限: admin, 年齢: 30

位置指定オプショナル引数（[]）

引数を [] で囲むと、順番通りのオプショナル引数を定義できます。

String formatMessage(String from, String msg, [String? appName = 'MyChat']) {
  return '[$appName] $from: $msg';
}

void main() {
  print(formatMessage('Alice', 'Hello'));
  print(formatMessage('Bob', 'Hi', 'FlutterApp'));
}

[MyChat] Alice: Hello
[FlutterApp] Bob: Hi

無名関数とクロージャ

Dartでは、名前を持たない 無名関数（ラムダ式） を定義してコールバックとして渡したり、外側のスコープの変数を保持する クロージャ を作成できます。

無名関数（ラムダ式）

関数名を付けずに定義する関数を 無名関数 と呼びます。イベントハンドラやコレクションの操作（第4章参照）に頻繁に利用されます。

void main() {
  final fruits = ['apple', 'banana', 'orange'];

  // (item) { ... } という無名関数を forEach に渡す
  fruits.forEach((fruit) {
    print('フルーツ: $fruit');
  });

  // アロー構文を用いた無名関数
  fruits.forEach((fruit) => print('UPPER: ${fruit.toUpperCase()}'));
}

フルーツ: apple
フルーツ: banana
フルーツ: orange
UPPER: APPLE
UPPER: BANANA
UPPER: ORANGE

クロージャと変数のキャプチャ

クロージャ とは、関数が定義されたスコープの外側の変数を「キャプチャ（保持）」し、関数が別のスコープで実行されてもその変数にアクセス・変更できる仕組みです。

// カウンター関数を生成する高階関数
Function makeCounter() {
  int count = 0; // クロージャによってキャプチャされるローカル変数

  return () {
    count++;
    return count;
  };
}

void main() {
  final counter1 = makeCounter();
  final counter2 = makeCounter();

  print('counter1: ${counter1()}'); // 1
  print('counter1: ${counter1()}'); // 2

  print('counter2: ${counter2()}'); // 1 (独立した状態を持つ)
  print('counter1: ${counter1()}'); // 3
}

counter1: 1
counter1: 2
counter2: 1
counter1: 3

この章のまとめ

この章では、Dartの関数システムと表現力について学びました。

• 第一級オブジェクト: 関数は値として変数に代入したり、関数の引数・戻り値として扱える。
• アロー構文 (=>): 単一式を返す関数を簡潔に書ける。
• 名前付き引数 ({}): 呼び出し時に引数名を明示でき、required で必須指定、デフォルト値設定が可能。
• 位置指定引数 ([]): 順番に従って省略可能なオプショナル引数を定義できる。
• 無名関数とクロージャ: コールバック関数を即座に記述でき、外側のスコープの変数を安全にカプセル化（キャプチャ）できる。

次の 第4章 では、日常の開発で多用する List, Set, Map などのコレクションと強力なコレクション構文について学びます。

練習問題1: 名前付き引数を持つ計算関数

商品の税込金額を計算する関数 calculateTotal を作成してください。

1. 関数 calculateTotal は以下の引数を持ちます。
   • price: 商品本体価格（int, 必須の名前付き引数 required）
   • taxRate: 消費税率（double, デフォルト値 0.10 の名前付き引数）
   • discount: 割引額（int, デフォルト値 0 の名前付き引数）
2. 計算式: $(\text{price} - \text{discount}) \times (1.0 + \text{taxRate})$ の整数部分（~/ 1 または .toInt()）を返す。
3. main() 関数で、デフォルト税率での計算と、割引・軽減税率（例: taxRate: 0.08）を指定した計算を実行して結果を出力する。

// ここに関数を定義してください

void main() {
  // ここで動作確認を行ってください
}

練習問題2: カウンタークロージャの作成

指定したステップ数ずつ増加するカスタムカウンターを生成する関数 createStepCounter を作成してください。

1. int Function() createStepCounter(int step) を定義する。
2. 内部で初期値 0 の変数 current を保持し、呼び出されるたびに step ずつ加算してその値を返す無名関数を返却する。
3. main() でステップ数 5 のカウンターを作成し、3回呼び出して 5, 10, 15 と出力されることを確認する。

// ここに関数を定義してください

void main() {
  // ここで動作確認を行ってください
}