Goにおける高階関数の習得

Posted at 2025-05-11

高階関数の概念

高階関数（Higher-Order Function）とは、次のいずれかの条件を少なくとも一つ満たす関数のことを指します：

1 つ以上の関数を引数として受け取る。
関数を戻り値として返す。

関数型プログラミングにおいて、高階関数は非常に重要な概念です。これは、関数を「第一級市民」として扱うことを可能にし、より柔軟かつ抽象的なプログラミングスタイルを実現します。

高階関数の応用例

1. コールバック関数（Callback Functions）

コールバック関数は、高階関数の代表的な応用例であり、特に非同期プログラミングにおいて一般的です。コールバック関数は通常、他の関数に引数として渡され、特定のイベントが発生した後に呼び出されます。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

// コールバック関数の型を定義
type Callback func()

// 非同期操作を模擬し、完了後にコールバック関数を呼び出す
func asyncOperation(callback Callback) {
    // 非同期操作を模擬
    time.Sleep(2 * time.Second)
    // 操作完了後にコールバック関数を呼び出す
    callback()
}

func main() {
    fmt.Println("非同期操作を開始")
    asyncOperation(func() {
        fmt.Println("非同期操作が完了しました")
    })
    fmt.Println("非同期操作が開始されました")
}

この例では、asyncOperation 関数がコールバック関数を引数として受け取り、非同期操作が完了した後にそのコールバック関数を呼び出します。

2. ストラテジーパターン（Strategy Pattern）

ストラテジーパターンは、異なる戦略（つまり異なる関数）に基づいて異なる振る舞いを実行できるようにするデザインパターンです。

package main

import "fmt"

// 戦略関数の型を定義
type Strategy func(int, int) int

// 加算戦略
func add(a, b int) int {
    return a + b
}

// 減算戦略
func subtract(a, b int) int {
    return a - b
}

// 戦略を使用する関数
func executeStrategy(strategy Strategy, a, b int) int {
    return strategy(a, b)
}

func main() {
    result1 := executeStrategy(add, 10, 5)
    fmt.Println("10 + 5 =", result1) // 出力: 10 + 5 = 15

    result2 := executeStrategy(subtract, 10, 5)
    fmt.Println("10 - 5 =", result2) // 出力: 10 - 5 = 5
}

この例では、executeStrategy 関数が戦略関数を引数として受け取り、渡された戦略関数に基づいて該当する処理を実行します。

3. フィルターとマッパー（Filter and Map）

コレクションデータを扱う際に、高階関数を使ってフィルタリングやマッピングなどの操作を実現できます。

package main

import "fmt"

// フィルター関数の型を定義
type FilterFunc func(int) bool

// マップ関数の型を定義
type MapFunc func(int) int

// フィルター関数
func filter(numbers []int, f FilterFunc) []int {
    var result []int
    for _, num := range numbers {
        if f(num) {
            result = append(result, num)
        }
    }
    return result
}

// マップ関数
func mapFunc(numbers []int, f MapFunc) []int {
    var result []int
    for _, num := range numbers {
        result = append(result, f(num))
    }
    return result
}

func main() {
    numbers := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

    // 偶数をフィルター
    evenNumbers := filter(numbers, func(n int) bool {
        return n%2 == 0
    })
    fmt.Println("偶数:", evenNumbers) // 出力: 偶数: [2 4 6 8 10]

    // 各数値を二乗する
    squaredNumbers := mapFunc(numbers, func(n int) int {
        return n * n
    })
    fmt.Println("平方数:", squaredNumbers) // 出力: 平方数: [1 4 9 16 25 36 49 64 81 100]
}