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クロージャの『キャプチャ』とは?【Swift】

kazuki_user

総合スコア147

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iOSとは、Apple製のスマートフォンであるiPhoneやタブレット端末のiPadに搭載しているオペレーションシステム(OS)です。その他にもiPod touch・Apple TVにも搭載されています。

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Swiftは、アップルのiOSおよびOS Xのためのプログラミング言語で、Objective-CやObjective-C++と共存することが意図されています

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投稿2020/09/16 15:20

編集2020/09/16 15:23

## クロージャの『キャプチャ』とは?

クロージャについて、

定義されているコンテキストにある定数や変数をキャプチャすることができます

自分が定義された「スコープをキャプチャ」する

({} の外で定義された)「var x」を操作(= キャプチャ)できる。

#### ①
上記3つの引用は同じ事柄を指しているかと思いますが、
親関数(or子)で宣言された変数を参照できる、という理解で宜しいでしょうか?

また、自分(=クロージャ)が定義された「スコープをキャプチャ」するとは具体的にどのような意味でしょうか?

#### ②

**『キャプチャ』**とは... 参照、操作、扱うのようなニュアンスで宜しいでしょうか?

質問は以上です。
お時間あるときに、ご返信頂けましたら幸いです????

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TomohiroKumagai

2020/09/17 06:06 編集

ここの欄に思い浮かぶことをざっくりと書いていましたけれど、いったん削除します。同じ内容+αで回答の方に移動しますね。
guest

回答1

0

ベストアンサー

はっきりとしたことは示せていないので、回答と言えるかどうかはわからないのですけれど、何かのヒントになりそうなことを紹介しておきます。

キャプチャーの意味(①, ②)

たぶん、クロージャーの「キャプチャー」という言葉はいろんな意味に使われるような気がします。

その中のひとつに、挙げられていた「親関数(子⋯はないかも? ここは逆にもう少し詳しく聞きたい)で宣言された変数を参照できる」も含まれているように感じます。そして「参照、操作、扱う」みたいなニュアンスかといえば⋯、なんとなく、たしかにそうとも言えそうな気もします。

関連用語

クロージャーのキャプチャーに関連する言葉といえば、次の2つが思い浮かびますので、このあたりを調べてみるとクロージャーのキャプチャーに対する見識がもう少し膨らんでくるかもしれません。

  • 自分が定義されたスコープの変数や定数をそのまま参照する「クロージングオーバー」
  • 自分が定義されたスコープの変数や定数をコピーして自分のスコープに置くのに使う「キャプチャーリスト」
「自分が定義された「スコープをキャプチャ」する」の意味(①)

これはおそらく次のような感じで、そのクロージャーを定義したのと同じ(同列)の局所スコープに定義されている変数または定数をキャプチャーできるということを言おうとしていると思います。

swift

1func makeSerialNumberGenerator() -> () -> Int { 2 3 // クロージャーが定義されているのと同じスコープ 4 var number = 1 5 6 // クロージャーが定義されているスコープ 7 let closure = { () -> Int in 8 9 // この中で `number` を参照すると、それをキャプチャーできる。 10 // 参照できるだけではなくて、クロージャーが内部に参照を保持します。 11 defer { 12 13 number += 1 14 } 15 16 return number 17 } 18 19 // たとえば、定義したクロージャーを戻り値として外側に返すと、 20 // 通常であれば破棄されるはずの `number` も抱えたまま返す。 21 return closure 22}

たとえばこのコードを書いたときに面白いのが、コード内のコメントにも書きましたけれど、makeSerialNumberGenerator 関数がその中で定義したクロージャー closure を戻り値で返したときに、そのクロージャーを作るときにキャプチャーした number を内包したまま維持するところです。通常であれば、関数を抜けたときに number が破棄されるのですけれど、今回みたいにクロージャーがキャプチャーして、それが戻り値として返されたりインスタンスプロパティーなどに保存されたときは、number は破棄されずにクロージャーが破棄されるまで存続します。

クロージャーが単純に外側の変数や定数を参照しているのではなく、このように内部で使われる変数や定数をキープすることを、たぶん「キャプチャー」と表現しているのだと思います。

キャプチャーの仕方にも種類がある

そしてこのクロージャーを定義するとき、今回みたいに暗黙的にキャプチャー(クロージングオーバー)するか、それともクロージャー定義の冒頭あたりでキャプチャーリストを明記するかで、その中で使う変数や定数(今回であれば number)の扱われ方が変わってきます。

これによって、キャプチャーした変数や定数の扱われ方が変わってきて、元の変数や定数に影響を与えるかどうかも変わってきます。大きいような小さいような、ともあれさりげなく挙動が変わってくるので、このあたりの変化をはっきり意識するか考慮せず広く考えるかでも「キャプチャーとは何か」の捉え方が変わってきそうな気がします。

なんにしても、先ほど挙げたコードの例と、挙げた2つの言葉「クロージングオーバー」と「キャプチャーリスト」について調べてみると、クロージャーに対する視野がまた広がってくるかもしれないです。

先ほどのコード例の遊び方

先ほどのコードを記載した後、次のようなコードを書くと、実際に動かしてキャプチャーの挙動を試すことができます。戻り値で受け取ったクロージャーがキャプチャーしているはずの number の値の変化に注目してみてください。

swift

1let serialNumberGenerator = makeSerialNumberGenerator() 2 3serialNumberGenerator() // => 1 4serialNumberGenerator() // => 2 5serialNumberGenerator() // => 3

投稿2020/09/17 06:27

編集2020/09/17 06:53
TomohiroKumagai

総合スコア441

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kazuki_user

2020/09/17 08:53

ご返信ありがとうございます。 「クロージングオーバー」と「キャプチャーリスト」に関してもまた調べてみようと思います????‍♂️ また「キャプチャ」の定義に関してですが、 以下のような定義をサイトにて見つけました。 --- ローカルスコープで定義された変数や定数は、ローカルスコープ内でしか使用できませんが、 クロージャが参照している変数や定数は、クロージャが実行されるスコープが変数や定数が定義されたローカルスコープ以外であっても、クロージャの実行時に利用できます。 これは、クロージャが自身が定義されたスコープの変数や定数への参照を保持しているためで、この機能を「キャプチャ」と言います。
TomohiroKumagai

2020/09/17 09:52 編集

なるほど、この「キャプチャ」という言葉と、自分が認識している「クロージングオーバー」が似ていそうな気がします。 キャプチャーリストのことも視野に入れたとき、それを使うとキャプチャーリストに書いた変数や定数たちは新たに定義されて再代入されるため、クロージャー自身が定義されたスコープそれそのものはキャプチャーされなくなって、必ずしも「クロージャー自身が定義されたスコープの変数や定数への参照が保持」されなくなったりします。よほどのことをしない限り、実質的に参照が保持されているように見える(クラス型の場合は特に、インスタンスの参照自体は共有されるので、元のクロージャー自身が定義されている変数や定数そのものの生存期間が延びていると思われがちですけれど、実際はそのメモリー空間は破棄される。キャプチャーリストを使わなければ、すなわち(自分の認識している意味での)クロージングオーバーであれば、続投して生存期間延長)と思いますけれど、厳密にみていくとそんな動きも観測できたりします。 同じ専門用語であっても、正しい間違ってるの話ではなく、プログラミング言語が違うとその定義が大なり小なり変わったりするので「Swift で言うクロージャーは何か」を、他の言語の「クロージャー」から類推していくと、Swift の世界で矛盾のない、自分なりの答えが見えてくると思います。
kazuki_user

2020/09/17 13:41 編集

「クロージャーのキャプチャー」とありますが、キャプチャは"クロージャ特有の機能"なのでしょうか? または、少なくともSwiftにおいては"クロージャ特有の機能"でしょうか?
TomohiroKumagai

2020/09/17 14:43

句読点が入ったほうがよかったですね。「クロージャーの、キャプチャーに関する〜」と書きたかったので、自分はクロージャーの機能という認識です。特有かどうかは自信がないのですけれど、たぶんそうです。ただしもっと広く見たときに、普通のメソッドは `self` をキャプチャーしているとも言えるかもしれないので、そうなると「特有」と呼べるか悩んできます。Swift 特有の機能かについては、他言語のクロージャー相当のもの(ラムダ式?)を詳しく考察したことがないのでなんとも言えないです。
kazuki_user

2020/09/17 16:36

承知しました。 ご返信頂き、ありがとうございました。
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