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情報の教科書に出てくる「戻り値」について教えて！
「戻り値」と聞いて、ピンと来ないですか？今回は、プログラミングでよく使われる「戻り値」についてお話ししましょう。プログラムを実行して処理が終わった後に、関数から呼び出し元に戻されるデータのことを「戻り値」といいます。ヒロくんが将来プログラマーになるには、戻り値を利用して自分が作ったプログラムの処理結果を他のプログラムやシステムで利用できるようにすることが必要です。少しずつ理解していきましょう。
戻り値とは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、戻り値って何ですか？
タクミ：戻り値とは、関数が処理した結果を返す値のことです。例えば、あなたが計算をするための関数を作ったとします。その関数に数値を渡して処理をして、その結果を戻り値として返すことができます。つまり、戻り値は関数が処理した結果を外部に返すことができる仕組みなんですよ。
ヒロ：なるほど、それで関数を使って処理した結果を他の場所で使うことができるんですね。
タクミ：そうです。例えば、お菓子の焼きあがりを知らせる関数を作ったとします。その関数に時間を渡して処理をして、焼きあがり時間を戻り値として返すことができます。その戻り値を別の場所で使って、時間になったらお菓子を取り出す、といった使い方ができますよ。
何のために戻り値が必要ですか？
ヒロ：戻り値って何ですか？どうして必要なんですか？
タクミ先生：戻り値とは、関数が処理した結果を返す値のことです。例えば、2つの数値を足す関数があった場合、その結果を返して欲しい場合に戻り値が必要になります。
ヒロ：なるほど、でもその結果を関数の中で使ってもいいじゃないですか。なぜ戻り値が必要なのでしょうか？
タクミ先生：それは、関数が処理を終えた後にその結果を別の処理に使いたい場合に必要になります。例えば、2つの数値を足す関数で、その結果を別の関数で利用する場合、戻り値を使わなければなりません。
ヒロ：なるほど、でも戻り値があるとないとではどう違うんですか？
タクミ先生：戻り値があると、その結果を利用できるため、より複雑な処理ができるようになります。例えば、ある関数で計算した結果を利用して、別の関数でデータを整形する場合、戻り値があると処理が容易になります。
戻り値があるメソッドとないメソッドの違いは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、戻り値があるメソッドとないメソッドの違いは何ですか？
タクミ：なるほど、その違いについては簡単に説明しましょうね。戻り値があるメソッドは、メソッドを呼び出した時に、特定のデータを返してくれるものです。例えば、あなたが金額を足し算するメソッドを作ったとします。その場合、戻り値がある場合は、その計算結果が返ってくることになります。
一方で、戻り値がないメソッドは、メソッド実行後に何も返さないものです。つまり、メソッド内で処理が行われるだけで、その処理結果が外部に返されることはありません。
ということで、戻り値があるメソッドとないメソッドの違いは、メソッドの実行後にデータが返されるか否かです。分かりやすかったでしょうか？
戻り値の型にはどんなものがありますか？
ヒロ:タクミ先生、戻り値の型にはどんなものがありますか？
タクミ:戻り値の型には、整数型(int)、文字列型(string)、真偽型(bool)、浮動小数点型(float)などがありますよ。
ヒロ:ありがとうございます。それぞれの型はどんな使い方があるんですか？
タクミ:例えば、整数型は、1や2、3のような整数を扱うのに使います。文字列型は、文字列を扱うのに使います。真偽型は、trueまたはfalseのように、論理値を扱うのに使います。浮動小数点型は、小数点以下の数値を扱うのに使います。これらの型をうまく使い分けることで、より効率的で正確なプログラムが作れますよ。
void型とは何ですか？
ヒロ:タクミ先生、void型って何ですか？
タクミ:ヒロくん、void型は、値を返さない関数の戻り値の型ですよ。たとえば、お母さんが料理を作っているときに、お米を研ぎますよね？でも、お米を研ぐこと自体は、研いでも研いでも何も残りません。それがvoid型の関数と似ているんです。何も残らないから、戻り値には、void（何もなし）と書くんですよ。分かりましたか？
値を返すメソッドはどのように実装しますか？
ヒロ:タクミ先生、こんにちは。値を返すメソッドってどうやって実装するんですか？
タクミ:こんにちは、ヒロくん。値を返すメソッドは、引数を受け取り、それに基づいて計算や処理を行った結果を、呼び出し元に返すメソッドですよ。イメージとしては、お店でレシートを出して、おつりを返すのと同じですね。
ヒロ:お店でのおつりが返る様子は分かります。でも、それをプログラミングにどう応用するんですか？
タクミ:そうですね。例えば、お店で「1000円を払って300円のものを買った場合、おつりはいくら？」と問われた場合、計算して「700円」と返しますよね？それと同じようにプログラムでも、呼び出し元に返す結果を計算して返すということです。
ヒロ:なるほど、そういうことですか。引数って何かを取り込んで処理して、返すってことですよね？
タクミ:そうですね。引数には、計算に必要な値や、処理の対象となるオブジェクトなどを指定します。そして、その引数を使って計算や処理を行い、結果を返すという流れになります。
ヒロ:なるほど、引数が重要なんですね。でも、返す値ってどういう風に決めるんですか？
タクミ:それは、プログラムの仕様や目的に応じて決めます。例えば、2つの引数の和を返すメソッドなら、計算結果は数値型になると思います。また、引数に応じて返す値が変わるようなメソッドもあります。それについては、プログラムを書く前にしっかりと考えてから実装する必要がありますよ。
ヒロ:なるほど、引数や返す値は、プログラムの目的に合わせて考えるんですね。ありがとうございました、タクミ先生。
複数の値を返すメソッドの戻り値の型は何ですか？
ヒロ：先生、複数の値を返すメソッドの戻り値の型は何ですか？
タクミ：それはね、例えばドーナツの袋を開けた時に、中から3つのドーナツが出てくるとするよ。その場合、戻り値の型は「配列」になるよ。
ヒロ：配列なんですか？どういう意味ですか？
タクミ：配列とは、複数のデータをまとめて管理するためのデータ型だよ。1つの配列の中に複数のデータを入れられるから、メソッドの戻り値にすると便利なんだ。
ヒロ：なるほど、配列なんですね。でも、単純な数値だけでなく、文字列とかも戻り値にできますか？
タクミ：そうだね、数値だけじゃなくて、文字列も配列で返すことができるよ。例えば、果物屋さんでいっぱいのフルーツを買った時、戻り値はフルーツの名前が入った配列になるよ。
ヒロ：なるほど、そんな使い方もできるんですね。わかりました、ありがとうございます先生！
タクミ：いいね、分かってもらえて。何か分からないことがあれば、また聞いてね。
戻り値を返す前に行う処理はありますか？
ヒロ：先生、戻り値を返す前に行う処理って何ですか？
タクミ：そうですね、例えば関数の中で変数を定義している場合、その変数に値を代入する処理や、配列に対して値を代入する処理など、戻り値を返す前に行う処理がありますよ。
ヒロ：なるほど、でもそれはなぜ必要なんですか？
タクミ：戻り値を返す前に行う処理は、戻り値に必要な情報を整理したり、戻り値を作る基礎となるデータを準備するために必要な処理です。それができないと、正しい戻り値を返すことができません。例えば、料理を作る場合、食材を準備しておかなければ、美味しい料理を作ることができないのと同じように、戻り値を返す前に必要な処理を行わなければ正しい戻り値を作ることができません。理解できましたか？
戻り値にアクセスする方法は何ですか？
ヒロ：タクミ先生、戻り値にアクセスする方法ってどうやるんですか？
タクミ：わかります、ヒロさん。戻り値にアクセスするには、まず関数を呼び出して、その戻り値を変数に代入します。そして、その変数を使って戻り値にアクセスすることができますよ。
ヒロ：えーっと、関数を呼び出して、戻り値を変数に代入して、ってことですね。
タクミ：そうです、そういうことです。例えば、関数が数値を戻す場合、変数に数値が代入されます。そして、その変数を使って、その数値にアクセスすることができます。分かりましたか？
ヒロ：はい、分かりました！変数って、まるで売店で買ったお菓子を入れる紙袋みたいなものなんですね。変数に戻り値を入れて、必要なときに取り出せばいいってことですね。
タクミ：そうです、とても分かりやすい例えですね。大切なのは、変数に代入することで戻り値を保存することです。これからも頑張って、プログラマーになるために学んでいきましょう。
メソッドの中で戻り値を使用する際の注意点は何ですか？
ヒロ:先生、メソッドの中で戻り値を使うときに気をつけることって何ですか？
タクミ:そうですね、戻り値を使うときに気をつけることは、正しいデータ型を返すことです。例えば、メソッドが整数を返す場合に、間違って文字列を返してしまうと、エラーが起きてしまいます。
ヒロ:そうなんですね。戻り値のデータ型はメソッドの定義と一致させないとダメなんですね？
タクミ:はい、その通りです。それから、メソッドの中で戻り値を返す前に、必ず条件分岐を行って、正しい値が返るようにすることも大切です。例えば、引数に誤った値が入力された場合には、エラーメッセージを表示して、戻り値を返さないようにする必要があります。
ヒロ:分かりました、戻り値を返す前に条件分岐をすることも大事ですね。
タクミ:そうです。また、戻り値が必要ない場合には、voidというデータ型を使って、戻り値が返らないようにすることもできます。はじめてプログラムを学ぶ人にとっては、戻り値がない方が分かりやすいかもしれません。
ヒロ:なるほど、voidというデータ型もあるんですね。ありがとうございました、先生。
タクミ:どういたしまして。何か分からないことがあったら、遠慮なく質問してくださいね。
戻り値に変数を代入する場合の参照渡しと値渡しの違いは何ですか？
ヒロ:先生、戻り値に変数を代入する場合の参照渡しと値渡しの違いは何ですか？
タクミ:ええとね、参照渡しと値渡しっていうのは、関数の引数の受け渡し方の違いなんだよ。参照渡しは、引数に渡す変数が、値そのものではなく、その変数が格納されているメモリアドレスを渡すんだ。一方、値渡しは、引数に渡す変数の値そのものをコピーして渡すんだ。
ヒロ:参照渡しって、元の変数の値が変わったら、関数の外でも変わるんですか？
タクミ:その通りだよ。参照渡しは、渡したメモリアドレスに対して直接値を書き換えるため、関数の外でも同じメモリ場所を指している変数の値も一緒に変わってしまうんだ。逆に、値渡しは、コピーした値のみを関数内で使うため、関数内で値を変えても、元の変数には影響がないよ。
ヒロ:参照渡しは、変数の値を変えたい場合に便利なんですね。でも、外で使う変数の値を変えてしまうというのは、ややこしいですね。
タクミ:それはそうだね。参照渡しは使い方を間違えると、プログラムを書く上でのトラブルの原因になることもあるよ。だから、使い方には気を付けるようにしようね。
値渡しと参照渡しの使い分けはどのようにすればいいですか？
ヒロ：タクミ先生、こんにちは！
タクミ：こんにちは、ヒロさん。何か質問があるんですか？
ヒロ：はい、値渡しと参照渡しの使い分けはどうすればいいですか？
タクミ：それは、例え話をすると分かりやすいですね。値渡しは、手紙の宛名に書かれた住所に手紙を送るようなイメージです。手紙が届いても、宛先の人が何をするかは関係しません。参照渡しは、家のインターホンで宛先の人に直接話しかけるようなイメージです。手紙を送っても、宛先の人が何をするかによって結果が変わるのです。どちらを使うかは、何をしたいかによって変わってきます。例えば、値を変更して返すメソッドを作る場合は、参照渡しを使うと良いでしょう。
ヒロ：なるほど、手紙とインターホンですね！分かりました。ありがとうございました！
タクミ：どういたしまして。わからないことがあったらいつでも聞いてくださいね。
メソッドの戻り値がnullだった場合の処理方法は何ですか？
ヒロ:タクミ先生、メソッドの戻り値がnullだった場合はどうすればいいですか？
タクミ:ヒロさん、nullとは「何もない」という意味です。ですから、戻り値がnullの場合は、何も返ってこなかったということです。例えば、友達にメッセージを送ったのに、返事が何も来なかったときと同じですね。それでもプログラムが続行できるように、nullの場合の処理を書いておくことが大切ですよ。
戻り値を返さないメソッドには何がありますか？
ヒロ:先生、戻り値を返さないメソッドには何がありますか？
タクミ:それはね、例えばお風呂に入るときにシャンプーを使うようなものだよ。シャンプーはお風呂に出た後に何かを残すわけじゃないけど、お風呂で使うことで汚れを落としてキレイになるでしょ。
ヒロ:ああ、なるほど、わかりました！ありがとうございます！
戻り値を返すメソッドの処理が途中で終了した場合の値は何になりますか？
ヒロ:タクミ先生、メソッドの戻り値について質問があります。もし処理が途中で終了した場合、戻り値は何になるのでしょうか？
タクミ:そうですね、例えばあなたが家から学校に向かっていて、途中で道に迷ってしまったとします。その状態で私に質問しても、目的地にたどり着いていないため正しい答えを出すことができないのと同じです。プログラムでも同じで、処理が途中で終了した場合、戻り値を返すことができないんですよ。
ヒロ:なるほど、了解しました。ありがとうございました！
タクミ:いいですね、何か質問があればまた聞いてくださいね。
戻り値のキャストとは何ですか？
ヒロ:タクミ先生、戻り値のキャストって何ですか？
タクミ:ええと、戻り値のキャストとは、プログラムの処理結果が別の形式で返ってくることを意味します。たとえば、整数型で返ってくる結果を、文字列型に変換する場合に使います。
ヒロ:あー、なるほど。でも、どういう時に使うんですか？
タクミ:例えば、計算結果が小数点以下を含む場合、整数型では正確な表示ができませんよね。そんな時に、小数点以下を含む実数型に変換する必要があります。また、計算結果を表示するだけでなく、別の処理に引き継ぐ場合にも使います。
ヒロ:わかりました！実際に使う機会があると思うので、しっかり覚えておこうと思います。ありがとうございました、タクミ先生！
処理を続行するかどうかの判断を戻り値を用いて行う方法は何ですか？
ヒロ：タクミ先生、プログラムの処理を続行するかどうかの判断を戻り値を用いて行う方法ってありますか？
タクミ：なるほど、そんな処理をする時には、関数の中で「true」か「false」を返すようにするんだよ。例えば、パスワードが正しければtrueを返す関数を作ると、その関数を呼び出した時にtrueが帰ってくるということは、パスワードが正しかったということになるね。分かりやすかったかな？
戻り値がある場合とない場合でメソッドの呼び出し方に違いはありますか？
ヒロ: タクミ先生、戻り値がある場合とない場合でメソッドの呼び出し方に違いはありますか？
タクミ先生: そうですね。戻り値がある場合は、メソッドを呼び出した結果を別の場所で使うことができます。例えば、足し算をするメソッドがあります。戻り値がある場合は、呼び出した結果を他の場所で使って、別の計算をすることができます。一方、戻り値がない場合は、計算をするだけで終わりです。
ヒロ: なるほど！戻り値がある場合は、他の場所でも使えるんですね。
タクミ先生: そうです。メソッドを呼び出す際には、戻り値の有無に合わせて、適切な書き方をする必要があります。例えば、戻り値がある場合は、その結果を別の変数に代入することができます。
ヒロ: 分かりました！戻り値がある場合は代入することができるんですね。
タクミ先生: そうです。戻り値がない場合は、代入することができません。そのため、メソッドを呼び出す際には、必要に応じて適切な書き方をするようにしましょう。
戻り値を用いた例として代表的なものは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、戻り値を用いた例として代表的なものって何ですか？
タクミ先生：ふむふむ、戻り値を用いた代表的な例は、計算機プログラムの結果があげられますよ。例えば、2つの数字を足した結果を出力するプログラムでは、2つの数字を入力し、その結果を戻り値として出力するんです。その戻り値を利用することで、他の処理で再利用できるんですよ。分かりますか？
ヒロ：はい、分かりました。戻り値って、結果を返してくれるんですね。便利な機能ですね！
タクミ先生：そうです。戻り値を使うことで、処理結果を再利用したり、プログラム内での流れをコントロールすることができます。プログラマーにとっては欠かせない機能の1つですよ。しかし、戻り値が必要ない場合もあります。それはどういう場合でしょうか？考えてみてくださいね。
戻り値を用いたデバッグ技術は何ですか？
ヒロ:タクミ先生、戻り値を用いたデバッグ技術って何ですか？
タクミ:ヒロくん、戻り値を用いたデバッグ技術は、プログラムを実行した後にその結果を調べることで、エラーの原因が何かを見つける方法ですよ。
ヒロ:そうですか。でも、どうやって使うんですか？
タクミ:例えば、ある関数の戻り値が異なる場合、その原因は関数内の処理のどこかにあると思われます。それを調べるために、戻り値を確認して、どこで想定と違う結果になっているかを探すのです。
ヒロ:なるほど、戻り値が大切なんですね。でも、どうやって戻り値を確認すればいいんですか？
タクミ:戻り値をプログラム内で表示させる方法や、変数に代入して後で確認する方法があります。また、デバッガと呼ばれる専用ソフトを使って、実行中のプログラムの情報を詳しく調べることもできますよ。
ヒロ:なるほど、いろいろな方法があるんですね。ありがとうございました、タクミ先生！