【C#】メソッド完全ガイド｜引数の種類・戻り値・オーバーロード・式形体・ローカル関数・拡張メソッドまで

// アクセス修飾子  戻り値の型  メソッド名   引数
public            int         Add         (int a, int b)
{
    return a + b; // 戻り値を return で返す
}

// 戻り値なし（void）
public void PrintMessage(string text)
{
    Console.WriteLine(text);
    // return; を省略できる（または途中で return して早期終了）
}

class Calculator
{
    public int Add(int a, int b) => a + b;
    public void Print(string msg) => Console.WriteLine(msg);
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var calc = new Calculator();

        int result = calc.Add(3, 5);    // 戻り値を変数に代入
        Console.WriteLine(result);       // 8

        calc.Print("Hello");            // 戻り値なし（voidメソッド）
    }
}

// デフォルト値付き引数はリストの末尾に置く
static string Greet(string name, string greeting = "こんにちは")
{
    return $"{greeting}、{name}さん！";
}

Console.WriteLine(Greet("Taro"));               // こんにちは、Taroさん！
Console.WriteLine(Greet("Hanako", "おはよう"));  // おはよう、Hanakoさん！

static void CreateUser(string name, int age, string role = "User")
{
    Console.WriteLine($"名前:{name} 年齢:{age} ロール:{role}");
}

// 名前を指定して渡す（順序を変えてもOK）
CreateUser(age: 25, name: "Taro");
CreateUser(name: "Admin", age: 30, role: "Admin");

// 特に bool 引数や同型が並ぶメソッドで可読性が上がる
static void Send(bool isHtml, bool retry, int timeout) { /* ... */ }
Send(isHtml: true, retry: false, timeout: 30); // 意図が明確

// params は引数リストの最後にのみ配置できる
static int Sum(params int[] numbers)
{
    int total = 0;
    foreach (var n in numbers)
        total += n;
    return total;
}

Console.WriteLine(Sum(1, 2, 3));          // 6
Console.WriteLine(Sum(10, 20, 30, 40));   // 100
Console.WriteLine(Sum());                 // 0（0個でもOK）

int[] arr = { 5, 10, 15 };
Console.WriteLine(Sum(arr));              // 30（配列を直接渡してもOK）

// ref: 呼び出し元の変数を直接変更する
static void Double(ref int value)
{
    value *= 2; // 呼び出し元の変数が書き換わる
}

int x = 5;
Double(ref x);
Console.WriteLine(x); // 10

// out: 複数の結果を返す（TryParseパターン）
static bool TryDivide(int a, int b, out int result, out string error)
{
    if (b == 0) { result = 0; error = "ゼロ除算"; return false; }
    result = a / b;
    error  = "";
    return true;
}

if (TryDivide(10, 2, out int quotient, out string err))
    Console.WriteLine(quotient); // 5
else
    Console.WriteLine(err);

// C# 7以降: out変数をインラインで宣言できる
if (int.TryParse("42", out int parsed))
    Console.WriteLine(parsed); // 42

// in: 読み取り専用の参照渡し（大きな構造体に有効）
static void PrintInfo(in DateTime dt)
{
    Console.WriteLine(dt.Year); // 読み取りのみ可
    // dt = DateTime.Now;       // コンパイルエラー
}

// 方法①: ValueTuple（C# 7以降・推奨）
static (int min, int max) MinMax(int[] arr)
{
    return (arr.Min(), arr.Max());
}

var (min, max) = MinMax(new[] { 3, 1, 4, 1, 5, 9, 2 });
Console.WriteLine($"最小:{min} 最大:{max}"); // 最小:1 最大:9

// 方法②: out パラメータ（TryParseパターンに向く）
static bool TryMinMax(int[] arr, out int min, out int max)
{
    if (arr.Length == 0) { min = max = 0; return false; }
    min = arr.Min(); max = arr.Max();
    return true;
}

// 方法③: 専用クラスやレコード型（複数箇所で使う場合）
record MinMaxResult(int Min, int Max);
static MinMaxResult GetMinMax(int[] arr) => new(arr.Min(), arr.Max());

class Printer
{
    // 引数の型が異なる
    public void Print(int value)    => Console.WriteLine($"整数: {value}");
    public void Print(double value) => Console.WriteLine($"小数: {value}");
    public void Print(string value) => Console.WriteLine($"文字列: {value}");

    // 引数の個数が異なる
    public void Print(string label, int value)
        => Console.WriteLine($"{label}: {value}");
}

var p = new Printer();
p.Print(42);           // 整数: 42
p.Print(3.14);         // 小数: 3.14
p.Print("Hello");      // 文字列: Hello
p.Print("スコア", 95); // スコア: 95

class MathHelper
{
    // 通常の書き方
    public int AddNormal(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }

    // 式形体（=> を使ってコンパクトに）
    public int Add(int a, int b) => a + b;
    public double Square(double x) => x * x;
    public string Greet(string name) => $"Hello, {name}!";

    // void メソッドにも使える
    public void Log(string msg) => Console.WriteLine(msg);

    // プロパティにも使える
    public string FullName => $"{FirstName} {LastName}";
    public string FirstName { get; set; } = "";
    public string LastName  { get; set; } = "";
}

static int Factorial(int n)
{
    // 入力チェック
    if (n < 0) throw new ArgumentException("負の値は不可");

    return Calc(n); // ローカル関数を呼ぶ

    // ローカル関数: メソッド内部にだけ存在する
    static int Calc(int x) => x <= 1 ? 1 : x * Calc(x - 1);
}

Console.WriteLine(Factorial(5));  // 120
Console.WriteLine(Factorial(10)); // 3628800

static IEnumerable<int> GetEvenNumbers(IEnumerable<int> source)
{
    // ローカル関数は外のスコープの変数を参照できる
    bool IsEven(int n) => n % 2 == 0;

    foreach (var n in source)
        if (IsEven(n))
            yield return n;
}

// 必ず static クラス内の static メソッドとして定義する
public static class StringExtensions
{
    // string に IsNullOrEmpty の逆（"空でない"）を追加
    public static bool HasValue(this string? s)
        => !string.IsNullOrWhiteSpace(s);

    // string を int に変換（失敗時は null）
    public static int? ToIntOrNull(this string s)
        => int.TryParse(s, out int n) ? n : null;

    // 先頭文字を大文字にする
    public static string Capitalize(this string s)
        => string.IsNullOrEmpty(s) ? s : char.ToUpper(s[0]) + s[1..];
}

// 使い方: あたかも string の組み込みメソッドのように呼べる
string name = "taro";
Console.WriteLine(name.HasValue());    // true
Console.WriteLine(name.Capitalize()); // Taro

string num = "42";
int? parsed = num.ToIntOrNull();
Console.WriteLine(parsed); // 42

// 単純な再帰（大きい n では指数的に遅くなるので注意）
static long Fibonacci(int n)
{
    if (n <= 1) return n; // 基底条件（再帰の終了）
    return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);
}

// メモ化で高速化したバージョン
static Dictionary<int, long> memo = new();
static long FibMemo(int n)
{
    if (n <= 1) return n;
    if (memo.TryGetValue(n, out long cached)) return cached;
    return memo[n] = FibMemo(n - 1) + FibMemo(n - 2);
}

Console.WriteLine(Fibonacci(10));  // 55
Console.WriteLine(FibMemo(50));    // 12586269025