概要

関数型プログラミング（FP）における核、それが**純粋関数（pure function）**である。
しかし「副作用がない関数」と言われても、それが設計にどう効くのかは直感的に理解しづらい。

本稿では、Rustを例にしながら「純粋関数とは何か？」「副作用を除外することの意味は何か？」を、
実用・設計・安全性・テスト性の観点から徹底的に分解・言語化する。

1. 純粋関数とは？

✅ 定義：

同じ入力に対して、常に同じ出力を返し、副作用を持たない関数。

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}

✅ add(2, 3) は常に 5 を返す
✅ グローバル変数、IO、状態への書き込みを行わない

2. 純粋関数 vs 非純粋関数

❌ 非純粋関数（副作用を含む）

use std::fs;

fn save_log(message: &str) {
    fs::write("log.txt", message).unwrap();
}

IOを行っている
実行するたびに世界（ファイルシステム）を変化させる
テスト・並列実行が壊れやすい

✅ 純粋関数

fn format_log(level: &str, msg: &str) -> String {
    format!("[{}] {}", level, msg)
}

入力 → 出力
状態を変えない
結果に一切のブレがない

3. 純粋関数の利点

観点	説明
テスト	状態依存がないため、モック不要・DI不要・安定
再利用	関数の「使い回し」が容易。文脈に依存しない
並列性	状態を持たないため、スレッドセーフが自動的に担保
デバッグ	ロジックが独立しており、問題の局所化が容易

4. Rustと純粋関数の相性

Rustは副作用を強制しないが、明示的な所有権とライフタイムで副作用の管理を強化している
可変性（mut）もデフォルトで禁止されており、イミュータブルベースの思考に向いている

fn square(x: i32) -> i32 {
    x * x
}

値の所有 / 移動 / 借用により、副作用の意図的な切り出しが可能

5. 純粋関数を書くための判断フロー

① グローバル変数・IO・ネットワークアクセスを含んでいないか？ → YES → 純粋でない

② 入力だけで出力が決まるか？ → NO → 振る舞いが曖昧、純粋性に欠ける

③ 状態を書き換えていないか？ → YES → 設計の再考

④ 同じ引数で常に同じ値を返すか？ → YES → 純粋

6. よくある誤解と対策

❌ 「純粋関数しか使えないと不便なのでは？」

→ ✅ FPは副作用を否定しない。“制御下に置く”ために純粋関数を中心に据える

❌ 「副作用を取り除くと実用的じゃない」

→ ✅ 副作用を末端に限定し、ロジック本体から隔離する設計が理想

❌ 「副作用が悪い」＝ NG

→ ✅ 予測できない副作用が問題。予測可能にすればOK

7. 構造のデザイン指針

// 副作用を含む関数（ログ出力）を
fn log_to_console(msg: &str) {
    println!("{}", msg);
}

// 純粋関数に変換可能
fn build_log_message(level: &str, content: &str) -> String {
    format!("[{}] {}", level, content)
}

ロジックを分離 → 副作用部分をコントローラ層で限定的に呼ぶ
テストしやすさ / ロジックの流用性が一気に向上する

結語

純粋関数とは、単に「きれいなコード」の話ではない。
それは**「状態」「副作用」「複雑性」といったプログラミングの根本的困難を制御する戦略的な構造」**である。

小さく、明確で、テスト可能な関数
設計を閉じることで、拡張・変更に強くなる
副作用を“排除”ではなく、“支配”するための技術

関数型設計とは、
“混沌と予測不能を、関数と構造で静かに制御する抽象的技術体系である。”