PHPの静的変数を使用した再帰関数について

Question

PHPのホームページのDocumentetionのを読んでいたら「例6 再帰関数での静的変数の使用」と言う項目で以下の説明と例がありました。

static変数は、再帰関数を実現する1つの手段としても使用されます。再帰 関数は、自分自身をコールする関数です。再帰関数を書くときには、無限 に再帰を行う可能性があるため、注意する必要があります。適当な方法に より再帰を確実に終了させる必要があります。次の簡単な関数は、中止す るタイミングを知るためにstatic変数$countを用いて、 10 回まで再帰を行います。

<?php
function test()
{
    static $count = 0;

    $count++;
    echo $count;
    if ($count < 10) {
        test();
    }
    $count--;　　//ここが気になりました
}
?>

説明文からこのコードを実行すると以下のようになるのは推察できました。

~ $ php main.php
12345678910~ $ 

しかし最後の「$count--;」が気になりました。ループを回避するためにあるのかな？と思いましたが気になったので「$count--;」のあとに「echo $count;」を追加してみてみました。すると以下の結果になりました。

~ $ php main.php
123456789109876543210~ $ 

予想では

~ $ php main.php
123456789109~ $ 

となり終了するのではないかと思いましたがそれでは無限ループ回避には関係ないですし実行結果からみると最後にゼロになってので無限ループを回避できたのか」？などと思いましたが理解不能です。おそらく本当に基本的なことなんだとは思うんですが調べてみてもわかりません。よろしく願いします。

Answer 1

コードの作者の意図を予想した、おそらくの回答ですが、
連続して test() を呼び出したときに再び 12345678910 と出力させるため
と思われます

最後の $count--; がないと、
連続して呼び出したときは 2回目は 11, 3回目は 12 となってしまうでしょう

追記: なぜ $count がゼロまで戻るのか

$count--;　は１回のみの動作で終了してしまうと思うのですがなぜゼロまで戻るのでしょうか？

処理が関数 test() の中 10 回入っていったので、
test() の中から 10 回出てきたためです
1 回ではありません

検証

同じ関数に再帰的に入っていくので理解が難しくなっているかもしれないので
違う関数に入っていく場合を考えてみましょう

次の例を実行してみましょう:

<?php
function test()
{
    echo "before test\n";
    testtest();
    echo "after  test\n";
}

function testtest()
{
    echo "before testtest\n";
    echo "after  testtest\n";
}
?>

実行結果:

before test 
before testtest
after  testtest
after  test

さらに次の例を実行してみましょう:

<?php
function test()
{
    echo "before test\n";
    testtest();
    echo "after  test\n";
}

function testtest()
{
    echo "before testtest\n";
    testtesttest();
    echo "after  testtest\n";
}

function testtesttest()
{
    echo "before testtesttest\n";
    echo "after  testtesttest\n";
}
?>

実行結果:

before test 
before testtest
before testtesttest
after  testtesttest
after  testtest
after  test

ご覧のように、関数呼び出しの後の処理は、
関数呼び出しが完了した後に実行されます

再帰呼び出しの場合も同様です

複数回関数呼び出しを行うということは、
呼び出した回数だけ、関数呼び出し後の処理も実行されます

Comments

[jakecoffee]

素早いご回答ありがとうございます。さっそく試してみました。$count--;のあとのecho $count;はなしで２回連続で実行したみたところ以下ののようになり確かに２回めも１からスタートしています。

~ $ php main.php
1234567891012345678910~ $

そういう意図があったんでしょうね。なるほど。
実はこういう挙動になること自体がわかりません。質問に書きましたように「$count--;」のあとに「echo $count;」を追加した場合は

~ $ php main.php
123456789109~ $

となるように思えるのです。if のブロックを抜けてからなので　$count--;　は１回ののみの動作で終了してしまうと思うのですがなぜゼロまで戻るのでしょうか？お手数おかけしますがよろしく願いします。

[y_shinoda]

なぜゼロまで戻るのかについて、追記してみました
この説明が効果的なのか自信はないので、
理解しづらければお気軽にフィードバックください、よろしくおねがいします

[jakecoffee]

腑に落ちました。本当にありがとうございます。検証で用意していただいたコードでイメージができました。もとのコードでは入れ子の関数以前のコードが実行したあと順次次の入れ子が作られながら関数前のコードが実行される。なのでcountがひとつづつ増えていき１０個目の入れ子関数の実行後は内側の関数の中の関数以後の処理をしながら戻っていくのでcountがひとつづつ減っていくということなんですね。

~ $ php main.php
123456789109876543210~ $

説明の効果についてご謙遜されましたが大変わかり易かったです。今後再帰関数を作成するときまにモヤっとしたらこのように置き換えてみたいと思います。すごいなと思いプロフィールを拝見させていただいたら大ベテランでありいろいろ発信されていることを知りました。Git 講座もゆっくり拝見したいと思います。また教えていただくチャンスがあればいいな思います。今後もよろしく願いします。

Answer 2

再帰関数の挙動が理解できないって質問のようですね。

再帰関数の挙動って、実際に見てみないとよく理解できないと思います。
デバッグ環境を整えて、ステップ実行することで一気に解消できるのですけど、オンライン上で似たようなことができるので紹介します。

http://pythontutor.com

言語が JavaScript になり(残念ながら php のものが探せてないので)、static ではなく、global を使用していますが、再帰関数の挙動は追えると思います。

test() で積み上げられ、関数の最後まで実施されると、返り値(undefined) と共に、解消されるのが分かるかと。

質問内容の元のは、静的変数の使用 だと思うので、質問に追記しておいてください。(あとから見る人が、探さなくて良いようにしてあげてください)

Comments

[jakecoffee]

ご教授ありがとうございます。こんなツールがあるんですね。再帰関数の様子が実感できました。再帰関数でつまずいたら見直してみようと思います。

静的変数の意味は自分なりに理解できたつもりではあります。関数などの実行で宣言され終了でも破棄されずに値が保持される変数だと思っています。私の疑問は再帰関数であり静的変数ではなかったようです。紛らわしいタイトルにしてしまい申し訳ありません。ありがとうございました。