プログラミングの便利なテクニック：関数分割とmainからの呼び出し

プログラミングを行う際に、効率的かつスムーズにコードを管理するためには、適切なテクニックが必要です。
その中でも、関数の分割とmain関数からの呼び出しは特に重要です。
本記事では、この便利なテクニックについて詳しく解説します。

この記事の目次

1. コードの可読性向上
2. 再利用性の向上
3. デバッグの容易化
4. テストのしやすさ
5. チームでの作業の効率化
6. まとめ

1. コードの可読性向上

プログラムコードが成長するにつれて、main関数が長大化していくことは避けられません。
しかし、main関数が巨大化するとコードが読みづらくなり、理解が難しくなります。
文章にしても、あまりにも長い文章になると理解が難しくなりますよね。それと同じです。
こういった時、プログラムでは関数に分割することで、コードの意図が明確になり、可読性が向上します。

【main()関数内に全て書いた例】

// main関数の例
int main(void)
{
   // 関数に分割されていない場合
   // 以下のような長いコードになる

   // 得点において以下の処理を行う
   // 1. 合計点・平均点を出して出力する
   // 2. 1番高い得点を探して出力する
   // 3. 1番低い得点を探して出力する
   int score[5] = {60, 57, 38, 79, 91};
   int idx;
   int goukei;
   double average;
   int highScore;
   int lowScore;

   // 1. 合計点・平均点を出して出力する
   goukei = 0;
   for(idx=0; idx<5; idx++)
   {
      goukei += score[idx];
   }
   average = ((double)goukei / 5.0);
   printf(“goukei : %d¥n”, goukei);
   printf(“average : %d¥n”, average);

   // 2. 1番高い得点を探して出力する
   highScore = score[0];
   for(idx=1; idx<5; idx++)
   {
      if(highScore < score[idx])
      {
         highScore = score[idx];
      }
   }
   printf(“high score : %d¥n”, highScore);

   // 3. 1番低い得点を探して出力する
   lowScore = score[0];
   for(idx=1; idx<5; idx++)
   {
      if(lowScore > score[idx])
      {
         lowScore = score[idx];
      }
   }
   printf(“low score : %d¥n”, lowScore);

   return 0;
}

【main()関数での関数呼び出しの例】
細かい処理コードは関数群に任せるようにします。
main()からは必要な関数を必要な場所で呼び出します。

// main関数での関数呼び出しの例
int main(void)
{
   int score[5] = {60, 57, 38, 79, 91};

   function1(score);   // 1. 合計点・平均点を出して出力する
   function2(score);   // 2. 1番高い得点を探して出力する
   function3(score);   // 3. 1番低い得点を探して出力する
   
   return 0;
}

ここで呼び出されている関数群の詳細は次の章で説明します。

2. 再利用性の向上

同じ機能を複数の場所で使用する場合、関数にまとめることでコードの再利用性を高めることができます。
これにより、同じ機能をあちこちに実装する必要がなくなり、コードの冗長性が減少します。

1.のmain()で呼び出している関数群の処理コードを準備します。

// 関数の例
void function1(int *num1)
{
   // 1. 合計点・平均点を出して出力する
   int goukei;
   double average;
   int idx;

   goukei = 0;
   for(idx=0; idx<5; idx++)
   {
      goukei += num1[idx];
   }
   average = ((double)goukei / 5.0);
   printf(“goukei : %d¥n”, goukei);
   printf(“average : %d¥n”, average);
}

void function2(int *num2)
{
   // 2.1番高い得点を探して出力する
   int tempScore;
   tempScore = num2[0];
   for(idx=1; idx<5; idx++)
   {
      if(tempScore < num2[idx])
      {
         tempScore = num2[idx];
      }
   }
   printf(“high score : %d¥n”, tempScore);
}

void function3(int *num3)
{
   // 3.1番低い得点を探して出力する
   int tempScore;

   tempScore = num3[0];
   for(idx=1; idx<5; idx++)
   {
      if(tempScore > num3[idx])
      {
         tempScore = num3[idx];
      }
   }
   printf(“low score : %d¥n”, tempScore);
}

このように、処理別の関数を部品のように準備することにより、呼び出し元であちこちに同じコードを書かなくてはならなくなるものも、関数を呼び出すだけで処理されるようになります。
あちこち書き込むよりも数段わかりやすくなります。

3. デバッグの容易化

関数に分割されたコードでは、特定の機能が誤動作している場合、その関数だけを調査すれば良くなります。
これにより、バグの特定や修正が容易になります。

// バグが発生した場合のデバッグの例
void function1(void)
{
    // バグのあるコードが書かれている
    // この関数にバグがあるとわかれば、この関数を単体でテストしてバグ修正が可能
}

void function2(void)
{
    // 正常なコードが書かれている
}

4. テストのしやすさ

関数に分割されたコードは、個々の関数を単体でテストすることができます。
これは開発において非常に重要なポイントで、個々の関数ごとに機能動作確認を行うことができ、関数ごとにバグ発見と修正を行うことができます。
これにより、テスト駆動開発（TDD）の手法を実践しやすくなり、コードの品質向上に役立ちます。

int main(void)
{
    // 本番関数ではなくテスト用関数を動かしたい
    //function1();     //本番用なのでコメントアウトする
    //function2();     //本番用なのでコメントアウトする

    // テスト用の関数をコールする
    testMain();
}
 
// テストの例
void testMain(void)
{
    testFunction1();
    testFunction2();
}

void testFunction1(void)
{
    // function1のテストコード
}

void testFunction2(void)
{
    // function2のテストコード
}

5. チームでの作業の効率化

関数に分割されたコードは、複数の開発者が同じコードベースで作業する場合に特に役立ちます。
それぞれの開発者が担当する範囲が明確になるため、コンフリクトの可能性が低下し、作業の衝突を防ぐことができます。

int main(void)
{
    function1();        // Aさんが担当して書いた関数
    function2();        // Bさんが担当して書いた関数
    function3();        // Cさんが担当して書いた関数
    function4();        // Dさんが担当して書いた関数
    
    return 0;
}

// Aさんが担当して書いた関数
void function1(void)
{
    printf(“This is a function created by A.¥n”);
}

// Bさんが担当して書いた関数
void function2(void)
{
    printf(“This is a function created by B.¥n”);
}

// Cさんが担当して書いた関数
void function3(void)
{
    printf(“This is a function created by C.¥n”);
}

// Dさんが担当して書いた関数
void function4(void)
{
    printf(“This is a function created by D.¥n”);
}