C# 7のローカル関数の使いどころとは？：.NET TIPS

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Text.RegularExpressions;
using System.Threading.Tasks;
using static System.Console;

static string FizzBuzz(int n)
{
  if (n <= 0)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("……省略……");

  if (IsMultipleOf(n, 3) && IsMultipleOf(n, 5)) return "Fizz Buzz";
  if (IsMultipleOf(n, 3)) return "Fizz";
  if (IsMultipleOf(n, 5)) return "Buzz";
  return n.ToString();
}

static bool IsMultipleOf(int n, int mod)
{
  // どこから呼び出されるか分からないので、引数をチェックしている
  if (mod == 0)
    throw new DivideByZeroException("……省略……");

  return n % mod == 0;
}

static string FizzBuzz(int n)
{
  if (n <= 0)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("……省略……");

  if (IsMultipleOf(3) && IsMultipleOf(5)) return "Fizz Buzz";
  if (IsMultipleOf(3)) return "Fizz";
  if (IsMultipleOf(5)) return "Buzz";
  return n.ToString();

  // ローカル関数
  // ・親メソッドから呼び出されるだけなので、この例では引数チェック不要
  // ・親メソッドのローカル変数にアクセスできるので、この例では引数nが不要
  bool IsMultipleOf(int mod)
  {
    return n % mod == 0;
  }
}

static void SampleMethod01()
{
  // 参照箇所より先に定義したローカル関数
  int LocalFunc01(int a, int b)
    => a + b;

  // ここより前で定義されているローカル関数の呼び出し
  WriteLine($"LocalFunc01(1,2)={LocalFunc01(1,2)}");
  // 出力：LocalFunc01(1,2)=3

  // ここより後で定義されているローカル関数の呼び出し
  WriteLine($"LocalFunc02(2,3)={LocalFunc02(2,3)}");
  // 出力：LocalFunc02(2,3)=6

  // 後続のローカル関数の記述が長いときは、ここにreturnを明示するとよい
  // return

  // 参照箇所より後に定義したローカル関数
  int LocalFunc02(int m, int n)
    => m * n;
}

static void SampleMethod02()
{
  // ローカル変数a、bの宣言より前に定義したローカル関数
  // 変数a、bにアクセスできない（コンパイルエラー）
  //int LocalFunc01()
  //  => a + b;

  // ここでLocalFunc02を使うのはコンパイルエラー
  // LocalFunc02内でアクセスするローカル変数m、nが、ここでは未割り当てのため
  //WriteLine($"LocalFunc02()={LocalFunc02()}");

  int a = 1, b = 2;
  int m = 2, n = 3;

  // ローカル変数m、nへ値が割り当てられた後ならLocalFunc02が使える
  WriteLine($"LocalFunc02()={LocalFunc02()}");
  // 出力：LocalFunc02()=6

  // ローカル変数m、nの宣言より後に定義したローカル関数
  // 変数m、nにアクセスできる
  int LocalFunc02()
    => m * n;

  {
    // ブロック内で宣言したローカル変数p
    int p = 5;

    // このローカル関数からはpが見える
    int LocalFunc03()
      => p * p;

    WriteLine($"LocalFunc03()={LocalFunc03()}");
    // 出力：LocalFunc03()=25
  }

  // ブロック外のローカル関数からはpが見えない（コンパイルエラー）
  //int LocalFunc04()
  //  => p * p;
}

static void SampleMethod03()
{
  // ラムダ式でデリゲートを定義して使う従来の書き方
  Func<int, bool> IsOdd = (n) =>
    {
      return n % 2 != 0;
    };
  var odds = Enumerable.Range(1, 10).Where(IsOdd);
  WriteLine($"odds={string.Join(",", odds)}");
  // 出力：odds=1,3,5,7,9

  // ローカル関数も、通常のメソッドと同様にデリゲートとして扱える
  bool IsEven(int n)
  {
    return n % 2 == 0;
  }
  var evens = Enumerable.Range(1, 10).Where(IsEven);
  WriteLine($"evens={string.Join(",", evens)}");
  // 出力：evens=2,4,6,8,10
}

// 1から引数upperまでの間で偶数を列挙するメソッド
static IEnumerable<int> Evens(int upper)
{
  // 引数チェック
  if (upper < 1)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("……省略……");
    // この例外は、このEvensメソッドを呼び出したときに出てほしいのだが……

  foreach (int n in Enumerable.Range(1, upper))
    if (n % 2 == 0)
      yield return n;
}

static void Main(string[] args)
{
  // 適正な引数でEvensメソッドを呼び出し
  IEnumerable<int> evens1 = Evens(10);
  WriteLine($"evens={string.Join(",", evens1)}");
  // 出力：evens=2,4,6,8,10

  // 範囲外の引数でEvensメソッドを呼び出し
  IEnumerable<int> evens2 = Evens(-1); // ここでは例外が出ない
  try
  {
    foreach (int n in evens2) // 列挙を始めるときに例外が出る
      if (n > 5)
        WriteLine("5を超えた最初の数={n}");
  }
  catch { }

#if DEBUG
  ReadKey();
#endif
}

// 1から引数upperまでの間で奇数を列挙するメソッド
static IEnumerable<int> Odds(int upper)
{
  // 引数チェック
  if (upper < 1)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("……省略……");

  // ローカル関数呼び出し
  return LocalOdds();

  // yield returnする部分をローカル関数に分離
  IEnumerable<int> LocalOdds()
  {
    foreach (int n in Enumerable.Range(1, upper))
      if (n % 2 != 0)
        yield return n;
  }
}

static void Main(string[] args)
{
  // 適正な引数でOddsメソッドを呼び出し
  IEnumerable<int> odds1 = Odds(10);
  WriteLine($"odds={string.Join(",", odds1)}");
  // 出力：odds=1,3,5,7,9

  IEnumerable<int> odds2 = null;
  try
  {
    // 範囲外の引数でOddsメソッドを呼び出し
    odds2 = Odds(-1); // ここで例外が出る
  }
  catch { }
  if (odds2 != null)
    foreach (int n in odds2)
      if (n > 5)
        WriteLine("5を超えた最初の数={n}");

#if DEBUG
  ReadKey();
#endif
}

// 指定されたURLのWebページからタイトルを取得するメソッド
static async Task<string> GetWebPageTitleAsync1(string url)
{
  // 引数チェック
  if (string.IsNullOrWhiteSpace(url))
    throw new ArgumentNullException();
  // まだ非同期実行を始めていないので、この例外はそのまますぐに出てほしいのだが……

  using (var webClient = new WebClient())
  {
    // 非同期実行
    string html = await webClient.DownloadStringTaskAsync(url);

    MatchCollection matches
      = Regex.Matches(html, @"\<title\>\s*(.+?)\s*\</title\>");
    return matches.OfType<Match>().FirstOrDefault()?.Groups[1].Value;
  }
}

static void Main(string[] args)
{
  // 適正な引数でGetWebPageTitleAsync1メソッドを呼び出し
  const string URL = "http://www.atmarkit.co.jp/ait/subtop/dotnet/";
  var task11 = GetWebPageTitleAsync1(URL);
  task11.Wait(); // 非同期実行の終了を待機
  string title11 = task11.Result; // 非同期実行の結果を取得
  WriteLine($"title={title11}");
  // 出力：title=Insider.NET : .NET ソリューションのための（後略）

  // 範囲外の引数でGetWebPageTitleAsync1メソッドを呼び出し
  var task12 = GetWebPageTitleAsync1(null); // ここでは例外が出ない
  try
  {
    // 非同期実行の待機中に例外が出る
    task12.Wait(); // 非同期実行の終了を待機
    string title12 = task12.Result; // 非同期実行の結果を取得
  }
  catch (AggregateException aex)
  {
    // 例外はAggregateExceptionにラップされて出てくる
    foreach (var ex in aex.InnerExceptions)
      WriteLine($"{ex.GetType().Name}: {ex.Message}");
    // 出力：ArgumentNullException: 値を Null にすることはできません。
  }

#if DEBUG
  ReadKey();
#endif
}

// 指定されたURLのWebページからタイトルを取得するメソッド
// （↓シグネチャにasyncは付けない）
static Task<string> GetWebPageTitleAsync2(string url)
{
  // 引数チェック
  if (string.IsNullOrWhiteSpace(url))
    throw new ArgumentNullException();

  // ローカル関数呼び出し
  return GetTitleAsync(); // awaitせず、Task<string>のまま返す

  // 非同期実行する部分をローカル関数に分離
  // （↓こちらのシグネチャにはasyncが必要）
  async Task<string> GetTitleAsync()
  {
    using (var webClient = new WebClient())
    {
      // 非同期実行
      string html = await webClient.DownloadStringTaskAsync(url);

      MatchCollection matches
        = Regex.Matches(html, @"\<title\>\s*(.+?)\s*\</title\>");
      return matches.OfType<Match>().FirstOrDefault()?.Groups[1].Value;
    }
  }
}

static void Main(string[] args)
{
  // 適正な引数でGetWebPageTitleAsync2メソッドを呼び出し
  const string URL = "http://www.atmarkit.co.jp/ait/subtop/dotnet/";
  var task21 = GetWebPageTitleAsync2(URL);
  task21.Wait();
  string title21 = task21.Result;
  WriteLine($"title={title21}");
  // 出力：title=Insider.NET : .NET ソリューションのための（後略）

  Task<string> task22 = null;
  try
  {
    // 範囲外の引数でGetWebPageTitleAsync2メソッドを呼び出し
    task22 = GetWebPageTitleAsync2(null);
    // メソッド呼び出し時に即座に例外が出る
  }
  catch (ArgumentNullException ex)
  {
    // ArgumentNullExceptionがそのまま出てくる
    WriteLine($"{ex.GetType().Name}: {ex.Message}");
    // 出力：ArgumentNullException: 値を Null にすることはできません。
  }
  if (task22 != null)
  {
    task22.Wait();
    string title22 = task22.Result;
  }

#if DEBUG
  ReadKey();
#endif
}