今回も、前回に続いて再帰関数のお話です。静的内部変数と自動変数の違いと、引数と戻り値の引継についてのお話です。

　今回の要点です。

　では、いってみましょう。

　第１部第６７章でやった静的内部変数のことを思い出してみましょう。

　静的内部変数は、関数をいつ、どこで、何回呼んでも同じアドレスのメモリを使っている、というものでした。平たく言えば、変数は１つしか作られないということです。

　これに対して、自動変数は関数を呼ぶたびにアドレスが変わりました（同じ事もありますが）。平たく言えば、変数は関数に入るたびに作られるということです。

　このことを踏まえると、こんなことができるわけです。

// Recurse3.cpp
#include <iostream.h>

void Func()
{
    static const int INIT = 5;
    static int i = INIT;
    cout << i << endl;
    i--;
    if(i > 0)
        Func();
    else
        i = INIT;
}

int main()
{
    Func();
    Func();

    return 0;
}

5
4
3
2
1
5
4
3
2
1

　前回のグローバル変数 i を、静的内部変数にしました。

　先ず、i は INIT によって初期化されます。実は、これは初めて関数に入ったときに１回だけ行われるということになっているのですが、実際はプログラムの初めと考えて構いません。ここではコンストラクタがないからです。コンストラクタがあれば、それが呼ばれたか、呼ばれていないかという大きな違いがありますね。

　で、後は前回と同じ事をやります。やはり中で Func を呼ぶわけですが、呼ぶ前の i と呼んだ後の i は同じ i です。ということで、前回と同じような結果になるわけです。

　最後、関数を終えるときに i を INIT に戻しておきます。もうこれ以降に中で Func を呼ぶことはないので問題ありません。

　もし、これを自動変数にしたらどうなるでしょうか？

5
5
5
5
5
5
:
:
:
（エラーが出るまで続く）

　関数に入る毎に i が作られます。その時さらに i は INIT で初期化されてしまうので、無限ループになってしまいます。

　このように、再帰関数の結果には内部変数が静的かどうかが大きく影響します。

　そして、関数の内部で使える変数といえば、もう１つありました。そうです。仮引数です。

　仮引数も自動変数と同じく、関数を呼ぶたびに新しい変数が作られます。しかし、この利用価値はとても大きいです。次のプログラムを見て下さい。

// Recurse4.cpp
#include <iostream.h>

void Func(int nCount)
{
    cout << nCount << endl;
    if(nCount > 1)
        Func(nCount - 1);
}

int main()
{
    Func(3);
    Func(7);

    return 0;
}

3
2
1
7
6
5
4
3
2
1

　先ず、nCount を表示します。次に、これが１より大きければ Func を呼ぶわけですが、このとき nCount - 1 を渡しています。つまり、呼ばれるたびに nCount は１つずつ小さくなっていくのです。

　nCount 自体は Func が呼ばれるたびに別の変数を指すのですが、nCount を実引数に取ることで値を引き継ぐことが出来るのです。

　このことを利用すると、階乗を求める関数というのも作れますね。階乗というのは、数学でｎ！と表し、１からｎまでの整数を掛けた答になります。

　上で表示したのは最初に入れた数から１までの数でした。これをうまく使うことができれば、階乗が求められそうです。

// Recurse5.cpp
#include <iostream.h>

int Factorial(int num)
{
    if(num > 1)
        return Factorial(num - 1) * num;
    else
        return 1;
}

void InputAndOutput()
{
    int num;

    cout << "何の階乗を求めますか？ > " << flush;
    cin >> num;

    cout << num << " の階乗は "
         << Factorial(num) << "です。" << endl;
}

int main()
{
    InputAndOutput();
    InputAndOutput();

    return 0;
}

何の階乗を求めますか？ > 3
3 の階乗は 6です。
何の階乗を求めますか？ > 10
10 の階乗は 3628800です。

　今度は戻り値も利用してます。簡単なので、３を入れたときの動作を例にとって考えてみます。

　先ず、num(1) は３です。（カッコに入っているのは、何回目の Factorial の num であるかです。）これは１よりも大きいので、Factorial をまた呼び出します。このとき、num(2) は num(1) - 1 なので、２になります。

　で、やはりこれも１より大きいので、Factorial をまた呼び出します。このとき、num(3) は num(2) - 1 なので、１になります。

　すると、ここで１以下になったので、Factorial を呼ばずに１を返します。

　そして、２回目の Factorial の呼び出しに戻りました。ここで、次は Factorial(num(2) - 1) * num(2) を返します。Factorial(num(2) - 1) の結果は１でした。そして num(2) は２でした。なので、この２回目の Factorial は１×２を返します。

　そして、いよいよ１回目の Factorial の呼び出しに戻りました。ここで、最後に Factorial(num(1) - 1) * num(1) を返します。Factorial(num(1) - 1) の結果は１×２でした。そして num(1) は３でした。なので、結局この１回目の Factorial は１×２×３、つまり３の階乗を返すことになります。

　このようにすれば、再帰関数を使って階乗を求める関数が作れます。引数だけでなく、戻り値も引き継いでいくことができるわけですね。

　しかし、これらの関数は相変わらず for 文を使えば簡単に作ることができます。

int Factorial(int num)
{
    int nFactorial = 1;
    for(int i = num; i > 1; i--)
        nFactorial *= i;
    return nFactorial;
}

　次回こそは、再帰関数を使った方が便利なことをやってみたいと思います。

　それでは、今回の要点です。

　では、次回まで。

第２１章　call itself | 第２３章　call itself ３

Last update was done on 2000.8.25

この講座の著作権はロベールが保有しています