メソッド、ブロック、クロージャ

普通のメソッド定義はdef...endで定義します。

def hello name
  puts "hello, " + name
end

hello "taro"
=> hello, taro

Rubyでは関数は全てクラスに属するので関数=メソッドです。
トップレベルで定義をした場合はObjectクラスのメソッドになります。

self.class
=> Object
Object.method_defined? :hello
=> true

メソッドはファーストクラスではありません。
ファーストクラスとは以下の4つを満たす言語要素のことです。
　1. 名前を付けられる
　2. 関数の引数に渡せる
　3. 関数の戻り値にできる
　4. データ構造の要素になれる
メソッドはメソッドの引数や戻り値になることはできません。

これだとメソッド自体を弄りたい場合に不便なので、
メソッドに対応付けられているメソッドオブジェクトというものを得ることができます。
メソッドの属するオブジェクトのmethodメソッドにメソッド名のシンボルを渡すことで、メソッドオブジェクトが得られます。

hello_m = method :hello
(method :hello).call "taro"
=> hello, taro

次にクロージャです。
クロージャ(関数オブジェクト)はProcクラスのインスタンスなので、Proc.newで生成します。
コンストラクタにはブロックを引数として渡します。

hello_p = Proc.new {|name| puts "hello, " + name}

ここでブロックとクロージャは違うということがわかります。
ブロックを渡してクロージャが作られるということは、ブロックはクロージャの素になるものと考えられます。
ブロックはファーストクラスではなく関数引数としてしか扱うことができませんが、
クロージャはファーストクラスのオブジェクトです。
ブロックをファーストクラスのオブジェクトに変換するメソッドがProc.newで、
変換結果のオブジェクトがクロージャということになります。

Proc.newはprocやlambdaと略記することもできます。

hello_p = proc {|name| puts "hello, " + name}
hello_p = lambda {|name| puts "hello, " + name }

このようにして定義されたクロージャはcallメソッドを呼び出すことによって実行します。

hello_p.call "taro"
=>hello, taro

生成したクロージャを直接実行することもできます。

proc {|name| puts "hello, " + name}.call("taro")

Rubyの場合クロージャは関数ではないので、
無名関数や関数リテラルという言い方は厳密には正しくありません。
defで定義したメソッドと同様の関数起動はできません。

Rubyには繰り返し、高階関数、リスト処理など便利なブロック引数メソッドが揃っています。
最も良く使うのはeachメソッドでコレクションを一つずつ操作する処理に使います。

(0..5).each {|i| print i}
=>012345

与えられたブロックを2回実行するブロック引数メソッドを定義してみます。
3通りの方法があります。
最もシンプルなのがyieldを使う方法です。

def twice arg
  yield arg
  yield arg
end

ブロック引数を明示するには次のようにします。

def twice (arg, &p)
  p.call arg
  p.call arg
end

ブロック引数メソッドを呼び出すときは&はクロージャをブロック化する記号でしたが、
ブロック引数メソッドの定義側ではブロックをクロージャ化する記号と読めます。
逆の操作に同じ記号が割り当てられるんですよね。
Cの*にも似た違和感があります。
*はポインタ変数宣言とポインタの参照先値取得を兼ねているわけですが、
ポインタ繋がりというだけで同じ記号にするなと思うわけです。
Rubyの&もブロック引数繋がりだからというのは…

ブロック引数メソッドの定義方法の三番目です。
これは最近知ったのですが、引数なしでProc.newするとブロック引数のクロージャが返ります。
これは微妙にわかりにくいかもしれません。

def twice arg
  p = Proc.new
  p.call arg
  p.call arg
end

Rubyではブロック引数メソッドがプログラムの主要な構成要素となります。
しかしブロック引数メソッドは当然ながらブロックしか引数に取ることはできません。
では普通に定義したメソッドや保存するためにクロージャにしたものをブロック引数メソッドに適用したい場合はどうすれば良いでしょうか。
私はこれのやり方を知らなかったので、以下のように記述していました。

(0..3).each {|i| hello i}
=>hello, 0
=>hello, 1
=>hello, 2

twice("taro") {|name| hello_p name}
=>hello, taro
=>hello, taro

しかしこれは冗長です。iが2回出てくるのが目障りです。
Haskell使いだったら我慢ならないでしょう。

実はこういう時はブロックに変換するための構文が用意されています。
次のように&を使うとメソッドもクロージャもブロック化されます。

twice("taro", &hello_p)
=>hello, taro
=>hello, taro

twice("taro", &(method :hello))
=>hello, taro
=>hello, taro

メソッドオブジェクトはto_procでクロージャにすることもできます。
この例では無意味ですが。

twice("taro", &(method :hello).to_proc)
=>hello, taro

もちろんhello_pに直接procで生成したクロージャを指定することもできます。

twice("taro", &(proc {|name| puts "hello, " + name}))
=>hello, taro
=>hello, taro

上の例、ブロックをクロージャ化してまたブロックに戻しています。
procはクロージャ化、&はブロック化です。
ということはこんなこともできるわけです。
できるだけで使い道はありませんがw

(proc &(proc &(proc {puts 'hello'}))).call
=>hello

Rubyにはメソッド(関数)、ブロック、クロージャ、メソッドオブジェクトがあり、
次のような変換操作が定義されていることになります。
+ メソッド→メソッドオブジェクト
+ ブロック→クロージャ
+ クロージャ→ブロック
+ メソッドオブジェクト→ブロック
+ メソッドオブジェクト→クロージャ

先程はブロック引数メソッドを定義しましたが、
ブロック引数クロージャは定義できるのでしょうか。

twice_p = proc {|arg| yield arg; yield arg}
twice_p.call("taro") {|name| puts "hello, " + name}
=>LocalJumpError: no block given

定義はできるけど実行時に怒られてしまいました。
ブロックを渡しているのにブロックがないというメッセージです。
callメソッドの実装を見ないと理由はわかりませんかね。
残念。

ブロックをリテラルではなくクロージャをブロック化したものにしてみてもできませんでした。

twice_p.call("taro", &hello_p)

他の方法で定義してみてもうまくいきませんでした。

twice_p = proc {|arg, &p| p.call arg; p.call arg}
=>SyntaxError: compile error

twice_p = proc {|arg| p = proc; p.call arg; p.call arg}
twice_p.call("taro", &hello_p)
=>ArgumentError: tried to create Proc object without a block

ブロック引数クロージャは何故か作れませんでしたが、
クロージャを引数に取るクロージャなら作れます。

twice_pp = proc {|arg, p| p.call arg; p.call; arg}
twice_pp.call("taro", hello_p)
=>hello,taro
=>hello,taro

twice_pp.call("taro", proc {|name| puts "hello, " + name})
=>hello,taro
=>hello,taro

Rubyは型がなく動的な言語なので、twice_ppの第2引数はメソッドオブジェクトでも問題ありません。
callメソッドが定義されているオブジェクトであれば何でもありです。

twice_pp.call("taro", method :hello)

ブロック引数メソッドをメソッドオブジェクト化した場合使えるでしょうか。

twice_m = method :twice
twice_m.call("taro", &hello_p)
=>hello,taro
=>hello,taro

twice_m.call("taro") {|name| puts "hello, " + name}
=>hello,taro
=>hello,taro

(method :twice).call("taro", &(method :hello))
=>hello,taro
=>hello,taro

問題ありませんね。
では更にクロージャ化しても使えるかどうか試してみます。

twice_mp = twice_m.to_proc
twice_mp.call("taro", &hello_p)
=>ArgumentError: tried to create Proc object without a block

ふーむ…

(method :twice).to_proc.call("taro") {|name| puts "hello, " + name}
=>ArgumentError: tried to create Proc object without a block

やっぱクロージャはブロック引数取れないみたいです。
何故かわかる人教えてください。

ざっとRubyの関数周りを見てみましたが、意外と奥が深いというか複雑ですよね。
ブロック引数メソッドという格好良い機能を実現するためですが、
舞台裏はけっこう汚いなぁというか。
私は所謂「奥が深い症候群」が病気だとは思いません。
この業界の人間は特にそういう傾向が強いと思いますし、私自身少からずその傾向があります。
どこかで複雑なものを求めるている心があるんですよ、不思議なことに。