なぜ複数の戻り値が一般的ではないのですか？

複数の戻り値について質問したいのですが、なぜこの構造がプログラミング言語で好まれないのですか（概念的および/または技術的な問題）。スタックフレームについて何か聞いたことがあります。また、戻り値と変数の戻り値のためにメモリを予約することで、これが問題になる可能性があります。

接触型言語（FORTHなど）では、関数からの複数の戻り値を持つことは一般的で非常に便利なものであり、java / cのような言語でこのようなものも役立つと思います（非常に基本的な例）。

x, y = multRet(5);
multret(int x) {
    return x+1;
    return x+2;
    exit;
}

明確にするために：私は複数の値を返す方法を尋ねていません（これは既知の回答を持つ既知の質問です）が、この習慣がプログラミング言語では一般的ではない理由を明確にしたいと思います。

関数は伝統的に、数学では単一の値を返すと考えられています。もちろん、いくつかの値がタプルを形成しますが、多くの場合、数学では実数値の関数を扱います。この関数の起源が、複数の戻り値があまり一般的ではない理由だと思います。とはいえ、いくつかの方法でそれらをエミュレートするのは簡単です（タプルを返す、またはいくつかの出力パラメーター（つまり、参照で渡されるパラメーター）を使用する）と、いくつかの一般的な最近の言語（Pythonなど）は、この構成をネイティブでサポートしています。

複数の戻り値を持つことが望ましいです。それらが欠けていると、デザインが悪く、プレーンでシンプルになります。しかし、そういうものはあなたが考えている意味でも存在しているという誤解を解消する必要があります。

型付きラムダ計算（祖先プログラミング言語）に基づく言語、たとえばMLファミリHaskellでは、関数（ラムダ抽象化）は単一の引数のみを受け入れ、単一の結果を「返す」（より正式には、評価する）。では、複数の値を取得または返すように見える関数を作成するにはどうすればよいでしょうか。

その答えは、商品タイプを使用して値を「接着」できるということです。場合AとBが両方のタイプであり、その後、製品タイプ$A \times B$ フォームのすべてのタプルが含まれています $(a, b)$、 どこ $a: A$ そして $b: B$。

したがって、multiply2つの整数を乗算する関数を作成するには、それに型を指定しmultiply: int * int -> intます。たまたまタプルである単一の引数を受け入れます。同様に、splitリストを2つに分割する関数はtypeになりsplit: a list -> a list * a listます。

たぶん30年前、実装はそのような機能を含めることの正当な関心事でした。Cの呼び出し規約cedl（そしてそれは単なる規約 -神が定めたものではありません）によると、戻り値は通常、である特殊レジスターに格納されEAXます。確かに、これは読み書きが非常に速いため、このアイデアにはいくつかのメリットがあります。

しかし、あなたが指摘するように、それはあまりにも制限的であり、今日このルールに従う必要がある理由はありません。たとえば、代わりに次のポリシーを使用できます。戻り値の数が少ない場合は、指定されたレジスターのセットを使用します（80年代よりも多くのレジスターを現在使用しています）。より大きなデータの場合、メモリ内の場所へのポインタを返すことができます。何が一番いいのかわかりません。私はコンパイラーのライターではありません。しかし、古風なCの呼び出し規約は、現代の言語のセマンティクスに影響を与えません。

単純なパターンがうまく機能し、提案された構文が歴史的に多くの人々を混乱させる場合、構文は必要ありません。これは、あなたの構文が習得するのが難しく、人々があなたの言語と他の言語を切り替えるときに問題を引き起こすことを意味します。

この問題を解決する単純なパターンは、メソッドの最初に「returnValue」という名前の変数を定義し、それに値を割り当てることです。複数の値が必要な場合は、並べ替えのコレクションを使用して、代わりに値を追加します。次に、この変数を返します。問題が解決しました。

構文は、デフォルトでコレクションを処理する必要があることを意味します。これは、値を1つしか返さない関数にはイライラします。

そして、誰かが何か間違ったことをしたらどうなりますか？例えば。

x, y = multRet(5);
multret(int x) {
    return x+1;
    exit;
}

または

x = multRet(5);
multret(int x) {
    return x+1;
    return x+1;
    exit;
}

コンパイラはそれをキャッチするはずですか？ループがあるとどうなりますか？

せいぜいこれは構文上の砂糖です。新しい機能を追加せずに、現在のパターンをより快適に、コードを短くするだけのもの。

最悪の場合、これはコードに恐ろしい、恐ろしいエラーを引き起こします。大量のヌルポインター例外。

これは主に構文上の理由によるものです。あなた自身の例では、最初のreturnステートメントは1つの値を返して戻り、2番目のreturnステートメントには決して到達しません。

今日、タプル、つまりゼロ、任意のタイプの1つ以上の値を返し、単一の値にパッケージ化できる言語がいくつかあります。それでも、それらは1つの値を返していますが、それはもう少し複雑な値です。通常、そのような言語には、タプルの一部の要素を無視する簡単な方法で、タプルをゼロ、1つ以上の一致する変数に割り当てる方法もあります。これは次のようになります。

タプルを別のタプルに割り当てます。

x = multRet(5); // x is a variable of type tuple (int, int)
multret(int x) {
    return (x+1, x+2);
}

(x, y) = multRet(5); // x, y are variables of type int
multret(int x) {
    return (x+1, x+2);
}

(x, _) = multRet(5); // x is a variable of type int, second component ignored. 
multret(int x) {
    return (x+1, x+2);
}

その構文はCと互換性がありません。（x、y）は括弧内のコンマ式です。一方、2つの値を受け取ることは、ポインターを使用して2つの値を渡すか、この目的のために構造体を宣言し、それを入力して返すCの場合よりもはるかに簡単です。ポインターを使用すると、呼び出し元が1つの値のみに関心を持っている3番目の例は面倒なので、タプルを返すこのメソッドは非常に便利です。