RubyのBlock、Proc、Lambdaの概念と違い

Rubyは柔軟性と表現力に富んだプログラミング言語であり、その強力な機能の一つに「クロージャ」があります。クロージャとは、その周囲の環境（スコープ）を「閉じ込める」ことができる関数のことです。Rubyにおけるクロージャには主に3つの形式があります：Block、Proc、およびLambda。これらは似ているようでいて、実は重要な違いがあります。この記事では、これらの違いを明確にし、それぞれの使用例を通じて理解を深めます。

Blockの基本

BlockはRubyで最もよく使われるクロージャの形式です。Blockは {} または do...end で定義され、メソッド呼び出しに際して、これを引数として渡すことができます。引数を渡すには、{}またはdoの後で引数リストを|で囲みます。

例：

[1, 2, 3].each { |number| puts number }

この例では、each メソッドにBlockが渡され、配列の各要素が出力されます。

メソッドにブロックを渡す

ブロックはメソッドを呼び出す時のみ記述でき、メソッドの内部でyieldを使用することでブロックの内部で記述した処理が呼び出せます。yieldがあるのにブロックが渡されない場合にはエラーが発生します。

def func(num)
  num + yield
end

func(2) { 3 } # => 5
func(2) # => LocalJumpError: no block given (yield)

メソッドにブロックが渡されたかどうかの確認

メソッドにブロックが渡されたかどうかの確認は、block_given?を使います。

def func
  p block_given?
end

func { 'hoge' } # => true
func # => false

ブロックに引数を渡す

ブロックに引数を渡すこともできます。

def func(a, b)
  a + yield(b, 1)
end

p func(1, 2) { |x, y| x + y } # => 4

ちょっと複雑ですが、funcに1と2を渡します。funcの中では、第１引数の値１とブロックの実行結果を合計します。yieldはブロック引数の２と１を合計して３を返します。従って実行結果は４になります。

Procの基本

Procはブロックをオブジェクト化したものです。ProcはProcクラスのコンストラクタにブロックを指定して生成します。そして実行するにはProcのインスタンスに対してcallメソッドを呼びます。

pr = Proc.new { p 'hoge' }
pr.call # => 'hoge'

Proc.newの代わりにprocで定義することもできます。

pr = proc { p 'hoge' }

Procに引数を渡す

Procオプジェクトを作成する時に、仮引数を設定することができます。

pr = proc { |arg| p arg }
pr.call('hoge') # => 'hoge'

BlockとProcを相互に変換する方法

Blockへの変換

Procオブジェクトに&を付けて、最後の引数に指定するとブロックに変換されます。

def func(x)
  x + yield
end

pr = proc { 5 }
func(2, &pr) # => 7

Procへの変換

ブロックをProcオブジェクトとして受け取るには、最後の仮引数に&を付けます。参考時には&を付けないようにご注意ください。

def func(x, &pr)
  x + pr.call
end

func(10) { 5 } # => 15

Lambdaの基本

lambdaメソッドはProcインスタンスを生成するが、Procと異なる動きがあります。

lmb = ->(x) { p x }
lmb.call('hoge') # => "hoge"

Procとlambdaの違い

Procとlambdaの違いは主に以下の２点です。lambdaによって作成されたものの方がメソッドに近い動きです。

相違点１：引数のチェック

Procの場合は、渡す引数が多いと先頭からの順番で取ります、渡す引数が少ないと足りない部分にnilを割り当てます。

pr = proc { |a, b| p a, b }
pr.call          # => [nil, nil]
pr.call(1)       # => [1, nil]
pr.call(1, 2)    # => [1, 2]
pr.call(1, 2, 3) # => [1, 2]

lambdaの場合は、メソッドみたいに、引数の数が違うと例外が発生します。

lmb = ->(a, b) { p a, b }
lmb.call(1)    # => ArgumentError: wrong number of arguments (given 1, expected 2)
lmb.call(1, 2) # => [1, 2]

相違点２：リターンの挙動

Proc中のreturnは生成元のスクープを脱出します。（メソッド自体を抜けます）

def func
  pr = proc { return p 'hoge' }
  pr.call
  p 'fuga' # これは実行されない
end

func # => 'hoge'

lambda中のreturnはそのブロック内でリターンすると呼出元に復帰します。（メソッドに戻り、メソッドの最後まで実行します）

def func
  lmb = -> { return p 'hoge' }
  lmb.call
  p 'fuga' # ここは実行されます
end

func # => 'hoge'
     # => 'fuga'

結論

特徴	Block	Proc	Lambda
定義方法	{} または do...end	Proc.new または proc	lambda または ->
引数のチェック	チェックしない	チェックしない	チェックする
リターンの挙動	メソッドから抜け出す	メソッドから抜け出す	呼び出し元に戻る
呼び出し方法	自動で呼び出される	call メソッドを使用する	call メソッドを使用する
主な使用例	簡単なイテレーションやコールバック	複数回再利用可能なクロージャ	明示的なクロージャと引数チェックが必要な場合
作成されたオブジェクト	作成されない	Proc クラスのインスタンス	Proc クラスのインスタンス（サブタイプ）

RubyのBlock、Proc、Lambdaはコードの柔軟性と抽象化を高める強力なツールです。それぞれの特性を理解し、適切な場面で使用することで、効率的かつ表現力豊かなコードを書くことができます。