関数プロトタイプ

関数プロトタイプ（英: Function prototype）は、C言語やC++における関数の宣言であり、関数本体を省略して、関数名、アリティ、引数のデータ型、返り値のデータ型を示したもの。関数定義は関数が何をするかを示すが、関数プロトタイプはそのインタフェースを示すと考えることができる。

プロトタイプでは、引数の名前はオプションだが、その型は（ポインタかどうか、constかどうかなど）全修飾付きで必須である。

例

例として、以下の関数プロトタイプを考える。

int fac(int n);

このプロトタイプから判ることは、関数名が "fac" であり、その引数は1個で整数であり、返り値も整数だということである。この関数を使いたい場合、プログラムのどこかで関数定義を提供しなければならない。

用法

コンパイラへの通知

関数が事前に宣言されていない状況で、左括弧付きで式の中に現われた場合、その関数は暗黙のうちに int を返すものと判断され、引数については何の想定もなされない。この場合コンパイラは、引数の型やアリティをコンパイル時にチェックできない。このことが問題となる場合がある。以下のコードは、暗黙に宣言された場合の関数の振る舞いを示したものである。

 #include <stdio.h>
 
 /* 
  * もし、このプロトタイプがあれば、コンパイラはmain()でのエラーを
  * 検出できる。省略されると、エラーには気づかない。
  */
 int fac(int n);              /* プロトタイプ */
 
 int main() {                 /* 関数呼び出し */
     printf("%d\n", fac());   /* ERROR: fac の引数がない */
     return 0;
 }
 
 int fac(int n) {             /* 呼び出される関数  */
     if (n == 0) {
         return 1;
     }
     else {
         return n * fac(n - 1);
     }
 }

関数 "fac" が呼び出されたとき、コールスタックには1つの整数の引数が積まれていなければならない。プロトタイプが省略されると、コンパイラはそれをチェックできず、実行時に "fac" がスタック上の何らかの値（あるいはレジスタにある何らかの値）を引数としてを使うことになる（スタックの場合、スコープにない変数の値かリターンアドレスを使うことになる）。関数プロトタイプを使えば、コンパイラに関数 "fac" が1つの整数引数をとることを知らせることができ、それによってコンパイラはこのようなエラーを検出できるようになる。

ライブラリインタフェースの生成

関数プロトタイプをヘッダファイルに置くことで、ライブラリのインタフェースを指定できる。

クラス宣言

C++では、関数プロトタイプはクラス宣言にも使われる。

参考文献

• Kernighan, Brian W.; Ritchie, Dennis M. (1988年), The C Programming Language (2nd ed.), Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR, ISBN 0131103628