プログラミング言語における定数とは何か

最近、プログラミング言語において「定数」とは何なのか、を説明する機会がありました。あまり言語化してこなかった部分ということもあり、自分の理解を文字に起こしておきます。

このエントリでは具体例として主にJavaScriptを使用しています。異なる言語では細かい挙動は一致しないことが普通ですので、そこは適宜読み替えてください。また「これが正解だ」ということを主張するものではなく、あくまで私の理解の説明です。そのため技術的に誤っていることを言っていることがあれば、優しく指摘してください。

先に結論

始めに結論から入りましょう。プログラミング言語における「定数」は、次の2項を備えた機能を指します。

1. 値に名前を与える
2. 再代入不可能

変数 vs 定数

「定数」と対になる概念は「変数」です。どちらも値に名前を与えるという機能は同一ですが、変数は何度でも代入できる。定数は宣言時に一度だけ代入し（初期化）、再代入は不可能という違いがあります^[1]。定数は不変の参照を宣言すると言い換えることもできます。JavaScriptでは変数宣言はlet、定数宣言はconstを使用しますので、次のようになります。

// 変数
let a = 10;

// ok
a = 20;

// 定数
const b = 10;

// ng
b = 20;

イミュータブル vs ミュータブル

さて話をややこしくするために、値の可変性についても見てみます。普段プログラミングをする際に、どこまで気にしているかはわかりませんが、プログラミング言語では一般的にイミュータブル（不変）な値とミュータブル（可変）な値が存在します^[2]。

イミュータブルとは、作成された値を変更できない（状態を変えられない）ということです。JavaScriptでは文字列や数値が該当します。
反対にミュータブルとは、作成された値を変更できる（状態を変えられる）ということです。JavaScriptでは配列やオブジェクトはミュータブルです。

// 変数aが参照している「10」という値の状態は変更できない
let a = 10;

// 変数bが参照している配列の状態は変更できる
let b = [];
b.push(10);

定数は誰だ

上述のそれぞれを組み合わせると次の4パターン作れます。

// イミュータブルな値を参照する変数
let a = 10;

// ミュータブルな値を参照する変数
let b = [10];

// イミュータブルな値を参照する定数
const c = 20;

// ミュータブルな値を参照する定数
const d = [20];

このように変数／定数の概念と、イミュータブル／ミュータブルの概念は直交するものです。上記のうち、const d = [20];が気になる人もいるでしょうか。「constで宣言した定数なのに値が変わるのは気持ち悪い」というわけです。しかし、それは気にしなくていいのです。先ほど述べたように、「定数である」ことと「値がミュータブルである」ことは直交するので そういうもの なんです。

d.push()などで状態を変更するのだとしても、わざわざ宣言をletにすることはありません。constは再代入を禁止するものですが、それによって 型が変更されない ことを保証できます。letにするとそういったメリットも捨てることになります。

まとめると次の結論になります。参照先の値の不変性は関係ありません。

1. 変数を宣言する際はまずconstを使用する
2. 再代入が必要な場合letを使用する

ミュータブルの値を固定する

プログラミング言語によってはミュータブルの値をイミュータブルに変換する方法が提供されています。ここではJavaScriptでのテクニックを紹介します。

先述したようにJavaScriptの配列とオブジェクトはミュータブルです。しかし、次のようにObject#freezeを使用すれば 値を固定 できます。

const a = Object.freeze([1, 2, 3]);

// ng
a[0] = 10;

おおむねこの方法はうまくいきますが、多次元配列の場合はだめです。Object#freezeはトップレベルにしか作用しないためです。

const a = Object.freeze([[1], [2], [3]]);

// ok
a[0][0] = 10;

JavaScriptのスーパーセットであるTypeScriptであれば、この問題もうまく解決できます。次のようにconstアサーション（as const）を使用します。

const a = [[1], [2], [3]] as const;

// ng
a[0][0] = 10;

このように値の不変性を考える上で、変数か定数かというのは関係ないわけです。

まとめ

人によって「定数」という言葉の意味する範囲が微妙に異なるケースがあるようです。そうなると話が噛み合いません。しかし、なかなか「定数」の認識合わせなんてしませんね。「なんか話が噛み合わないな？」と感じたら、定義の確認をぜひしてください。

参考URL

• https://developer.mozilla.org/ja/docs/Web/JavaScript/Reference/Statements/const
• https://typescriptbook.jp/reference/values-types-variables/const-assertion