特集：C#開発者のためのF#入門（後編） F#言語の基礎文法 bleis-tift 2012/05/10 2012/05/11 更新

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　前回は、F#の概要や、関数型プログラミングの基礎、F#でよく使われるデータ構造のリストとタプルを説明した。今回後編では、F#でプログラムを書くに当たって必要最低限の文法を紹介していく。

■主要な文法

●if式

　F#で条件による分岐を行うためには、if式を使用する。

if ＜条件＞ then ＜条件がtrueの場合の式＞ else ＜条件がfalseの場合の式＞

F#のif式

　字面上はほかの言語のif文と同じように見えるが、F#の「if」はほかの言語での条件演算子（例えばC#の「＜条件＞ ? ＜trueの場合＞ : ＜falseの場合＞」という式）に近い。F#の「if」は文ではなく式なので、値を持つ。そのため、「then」に続く式と「else」に続く式は同じ型を持つ必要がある。

　以下のコードは、「then」に続く式の型と、「else」に続く式の型が異なるため、エラーとなる。

if true then "hoge" else 42

型が異なるためにエラーとなるif式

　比較演算子は「==」ではなく「=」、「!=」ではなく「<>」を使用し、否定には「!」の代わりに「not」を使用する。次のコードは、比較演算子「=」を使った例だ。

if x = 42 then "hoge" else "piyo"

比較演算子「=」を使ったif式のコード例

　また、「else」は基本的に省略できない（省略できるケースについては後述）。

●letキーワード

　letキーワードはすでに説明したが、もう少し詳しく見ていこう。

// 変数定義 let x = 10 // 関数定義 let f x = x + 10 // 関数内関数 let g x =   let g' x = x * x   g' (f x) // 再帰関数の定義 let rec fact x =   if x = 0 then 1            else x * fact (x - 1) // 引数なしの関数の定義 let hello () =   System.Console.WriteLine("Hello!")

letキーワードを用いたコード例

　関数「g」の中で関数「f」を呼び出しているが、この際、関数「f」は関数「g」よりも前に定義されている必要がある。つまり、関数「g」の後に関数「f」を書くとエラーとなる。これはC#やVB（Visual Basic）を使っている人がはまりやすいポイントなので、注意しておこう。

　関数「fact」のように再帰関数を定義するためには、recキーワードを使って関数を定義する必要がある。この「rec」がないと、まだ定義していない関数「fact」を参照することになり、エラーとなる。以下のプログラムが何を表示するか考えてみてほしい。

let fact x = x;;  // ;;を忘れずに入力すること let fact x =   if x = 0 then 1            else x * fact (x - 1) System.Console.WriteLine(fact 5);;

このプログラムを実行すると、何が表示されるか？

　実際に実行して、自分の考えがあっていたかどうかを確認しておこう。

　実行すると、5の階乗（5 * 4 * 3 * 2 * 1）である「120」ではなく、「20」が表示されたはずだ。これは、2番目の関数「fact」の定義の中で呼び出されている関数「fact」が、自分自身ではなく、以前に定義した関数「fact」（＝引数をそのまま返す関数）だったからだ。

　このように、F#では定義の順番は非常に重要な意味を持つ。

　引数なしの関数も見ておこう。

　例えば次のコードのように引数を付けないと、「hello」は関数にならない。

let hello = System.Console.WriteLine("Hello!")

関数とはならないコード例

　そのため、引数なしの関数は引数の位置に丸カッコの対（＝「()」）を記述する。この「()」は、意味がないことを表す値であり、unitという型を持つ。unit型はC#でのvoid型に近いが、void型が値を持たないのに対して、unit型は「()」という値を持つという違いがある（unit型は値を持つため、実は引数がないわけではなく、「hello」は意味のない値「()」を受け取る関数である）。

　また、戻り値がないメソッドでは、C#ではvoid型を戻り値の型として指定するが、F#ではvoid型の代わりにunit型の戻り値が返される。例えば、今まで使ってきたSystem.Console.WriteLineメソッドは、F#から使うとunit型の戻り値を返すように見える。

　unit型は「()」という唯一の値を持つため、F#の関数は（例外で終了しない限り）戻り値を持つようになっている。意味はないが、以下のようなコードも記述できる。

let x = System.Console.WriteLine("hello!");;

C#から見ると戻り値のないメソッドだが、F#から見るとunit型の戻り値を返すメソッドとなっていることを確認するコード例

　これにより、F#では戻り値のある関数もない関数も、統一的に扱うことが可能だ。

　if式の説明で、「『else』は基本的に省略できない」と書いたが、「then」に続く式がunit型の場合のみ、「else」を省略することができる。次のコードはその例である。

// 以下のコードは if x = 42 then System.Console.WriteLine("hoge") else () // elseを省略できる if x = 42 then System.Console.WriteLine("hoge")

if式で「else」を省略できる例

●レコード

　F#でユーザー定義の型を作る場合、クラスではなく主にレコードと判別共用体を使用する。まずはレコードを見てみよう。

　レコードは、

type ＜型名＞ = { ＜フィールド名＞: ＜型名＞; ... }

レコードの定義形式

という形式で定義する。

　レコードはフィールドに名前の付いたタプルと考えることができる。

　例えばタプルの説明で使った「名前と年齢」をレコードとして定義すると、以下のようになる。

type Person = { Name: string; Age: int }

「名前と年齢」をレコードとして定義するコード例

　レコードに対する各種の処理を以下にまとめる。

// レコードの定義 type Person = { Name: string; Age: int } // レコードのインスタンスを生成 let p = { Name = "Alice"; Age = 24 } // フィールド「Name」の値を取得して標準出力に出力 System.Console.WriteLine(p.Name) // フィールド「Age」の値を取得して標準出力に出力 System.Console.WriteLine(p.Age) // 変数「p」をコピーして別のインスタンスを生成（フィールド「Age」の値は「24」のまま） let p2 = { p with Name = "Bob" } // 変数「p」を標準出力に出力 printfn "%A" p

レコードに対する各種の処理

　今まで画面出力にはSystem.Console.WriteLineメソッドを使ってきた。しかし、レコードなどのユーザー定義型は、「%A」という書式指定を使うことで簡単に文字列化できるため、以降は（同様に画面出力できる）printfn関数を使用する。

　さて、先ほどのコード例では、レコードのインスタンスの生成に型名が明記されていなかったが、例えばさらに以下のような型もあった場合はどうだろう（つまり、同じ型の組み合わせのレコードがある場合はどうなるのだろうか）。

type Dog = { Name: string; Age: int }

先ほどのレコード「Person」と全く同じ型のフィールド群を持つレコードの定義

　この場合、F#では「レコードのインスタンスを生成する直前で定義された型」のインスタンスが生成される。つまり、次のコード例のようになる。

type Person = { Name: string; Age: int } // これはPerson型 let p = { Name = "Alice"; Age = 24 } type Dog = { Name: string; Age: int } // これはDog型 let d = { Name = "Max"; Age = 5 }

全く同じ型のフィールド群を持つレコードがある場合のインスタンス生成の挙動

　Dog型を定義した後でPerson型のインスタンスを生成したい場合は、次のように、フィールドに型名を修飾することで可能だ。

let p = { Person.Name = "bbb"; Age = 20 }

フィールドに型名を修飾することでレコードの型を明示する例

　ジェネリック型のレコードを作りたい場合は、型変数（この例では「'a」や「'b」）を型名（この例では「Pair」）の後ろの山カッコ（< >）の中に記述する。

type Pair<'a, 'b> = { Key: 'a; Value: 'b }

ジェネリック型のレコードの定義例

　型変数名の先頭にシングルクォート（'）が必要な点のみ注意してほしい。

　続いて次のページでは、判別共用体を説明する。

INDEX
	特集：C#開発者のためのF#入門（前編）
	F#で初めての関数型プログラミング
	1．F#とは
	2．関数型プログラミングの基礎
	3．リストとタプル
	特集：C#開発者のためのF#入門（後編）
	F#言語の基礎文法
	1．主要な文法： if式／letキーワード／レコード
	2．主要な文法： 判別共用体／パターン・マッチ

更新履歴

【2012/05/11】 　以下のような誤り（＝記事中の関数factが階乗にならない誤り）がありました。お詫びして訂正させていただきます。 誤 「letキーワードを用いたコード例」における「else fact (x - 1)」というコードの一部 正 else x * fact (x - 1) 誤 「このプログラムを実行すると、何が表示されるか？」というコードの一部 正 else x * fact (x - 1) 誤 実行すると、5の階乗（5 * 4 * 3 * 2 * 1）である「120」ではなく、「4」が表示されたはずだ。 正 実行すると、5の階乗（5 * 4 * 3 * 2 * 1）である「120」ではなく、「20」が表示されたはずだ。

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