「ジェネリックプログラミング」の版間の差分

 

 

 

== 特徴 ==

ジェネリックプログラミングの特徴は、型を抽象化してコードの再利用性を向上させつつ、[[静的型付け]]言語の持つ型安全性を維持できることである。

[[Objective-C]]にあるような[[動的型付け]]を使い、必要に応じて注意深くコーディング規約を守れば{{要説明|date=2019年3月}}、ジェネリックプログラミングの技術を使う必要がなくなる。全てのオブジェクトを包括する汎用型があるためである。Javaもまたそうであるが、キャストが必要なので静的な型付けの統一性を乱してしまう。例えば、ジェネリクスをサポートしていなかった時代のJavaでは、{{Javadoc:SE|java/util|List}}のようなコレクションに格納できる要素型は{{Javadoc:SE|java/lang|Object}}のみであったため、要素取り出しの際には実際のサブクラス型への適切なキャストが必要だった。それに対し、ジェネリクスは静的な型付けについての利点を持ちながら動的な型付けの利点を完全ではないが得られる方法である。

 

 

 

汎用体仮パラメータとしては、オブジェクト（変数・定数）、データ型、副プログラム、パッケージ，さらには他の汎用体のインスタンスさえ指定することができる。汎用体仮パラメータのデータ型としては、離散 (discrete) 型、[[浮動小数点数]]型、[[固定小数点数]]型、アクセス（[[ポインタ (プログラミング)|ポインタ]]）型などを用いることができる。

汎用体をインスタンス化する際、プログラマは全ての仮パラメータに対応する実パラメータを指定する必要があるが、プログラマが明示的に全ての実パラメータを指定しなくても済むよう，仮パラメータにはデフォルトを指定することもできる。インスタンス化してしまえば，汎用体のインスタンスは、汎用体ではない通常のプログラム単位であるかのように振舞う。インスタンス化は実行時、例えばループの中などで行うことも可能である。

 

 

汎用体パッケージの仕様部

-- この時点でDocument_Nameファイルを開いたり、読み込んだりが可能

end Edit;

 

Adaの言語構文では、汎用体仮パラメータとして何を許容するか、精密に制約条件を課することができる。例えば実パラメータとしてはモジュラー型（任意の上限で巡回する符号なし整数型）のみを許容するように、仮パラメータとして指定することも可能である。さらには汎用体仮パラメータ間に一定の制約があるように規制することも可能である。例えば、

 

:ただし仮パラメータに精密な制約を課することができるため、例えば、スワップ副プログラムを仮パラメータとして、[[ソート]]を目的とした汎用体の挙動をスワップ対象に応じて変化させたり、離散型の規定演算である大小判定を用いてMaxを実装するなど、特化の利点とされる目的の一部は他の方法により、達成することができる。

 

{{main|テンプレート (プログラミング)}}

 

 

C++の[[Standard Template Library]] (STL) はテンプレートによる汎用的なアルゴリズムとデータ構造を提供する。

 

 

最もはっきりとした違いは一部のシンタックスの変更である。D言語はテンプレートの定義で山形カッコ<code>&lt; &gt;</code>の代わりに丸カッコ<code>( )</code>を使用する。またテンプレートのインスタンス化でも山形カッコの代わりに<code>!( )</code>構文（感嘆符を前に付けた丸カッコ）を使う。従って、D言語の<code>a!(b)</code>はC++の<code>a&lt;b&gt;</code>と等価である。この変更は、テンプレート構文の[[構文解析]]を容易にするためになされた（山形カッコは比較演算子との区別がつきにくく、構文解析器が複雑化しがちであった）。

 

D言語はコンパイル時に条件をチェックする<code>static if</code>構文を提供する。これはC++の<code>#if</code>と<code>#endif</code>のプリプロセッサマクロに少し似ている。<code>static if</code>はテンプレート引数や、それらを使用したコンパイル時関数実行の結果を含めた全てのコンパイル時の値にアクセスできるというのがその主要な違いである。従ってC++でテンプレートの特殊化を必要とする多くの状況でも、D言語では特殊化の必要なく容易に書ける。D言語の再帰テンプレートは通常の実行時再帰とほぼ同じように書ける。これは典型的なコンパイル時の関数テンプレートに見られる。

 

const Factorial = n * Factorial!(n - 1);

}

 

D言語のテンプレートはまたエイリアスパラメーターを受け入れることができる。エイリアスパラメーターはC++の<code>typedef</code>と似ているが、テンプレートパラメーターを置き換えることもできる。これは今後利用可能なC++0x仕様に追加されるであろう、C++のテンプレートのテンプレート引数にある機能の拡張版である。エイリアスパラメーターは、テンプレート、関数、型、その他のコンパイル時のシンボルを指定できる。これは例えばテンプレート関数の中に関数をプログラマーが''挿入''できるようにする。

 

</syntaxhighlight>

 

2004年、[[Java Platform, Standard Edition|J2SE]] 5.0の一部として[[Java]]にジェネリクスが追加された。C++のテンプレートとは違い、Javaコードのジェネリクスはジェネリッククラスの1つのコンパイルされたバージョンだけを生成する。ジェネリックJavaクラスは型パラメータとしてオブジェクト型だけを利用できる（基本型は許されない）。従って<code>{{Javadoc:SE|java/util|List}}&lt;{{Javadoc:SE|java/lang|Integer}}&gt;</code>は正しいのに対して<code>{{Javadoc:SE|java/util|List}}&lt;int&gt;</code>は正しくない。

 

C++やC#のように、Javaはネストされたジェネリック型を定義できる。従って、例えば<code>{{Javadoc:SE|java/util|List}}<{{Javadoc:SE|java/util|Map}}<{{Javadoc:SE|java/lang|Integer}}, {{Javadoc:SE|java/lang|String}}>></code>は有効な型である。

 

Javaのジェネリック型パラメーターは特定のクラスに制限されない。与えられたジェネリックオブジェクトが持っているかもしれないパラメーターの型の境界を指定するためにJavaでは'''ワイルドカード'''を使用できる。例えば、<code>{{Javadoc:SE|java/util|List}}&lt;?&gt;</code>は無名のオブジェクト型を持つリストを表す。引数として<code><nowiki>List<?></nowiki></code>を取るようなメソッドは任意の型のリストを取ることができる。リストからの読み出しは{{Javadoc:SE|java/lang|Object}}型のオブジェクトを返し、そしてnullではない要素をリストへ書き込むことはパラメーター型が任意ではないために許されない。

 

ジェネリック要素の下限を指定するために、ジェネリック型が境界クラスのスーパークラスであることを示すキーワード<code>super</code>が使用される。そして<code>{{Javadoc:SE|java/util|List}}&lt;? super {{Javadoc:SE|java/lang|Number}}&gt;</code>は<code>{{Javadoc:SE|java/util|List}}&lt;{{Javadoc:SE|java/lang|Number}}&gt;</code>や<code>{{Javadoc:SE|java/util|List}}&lt;{{Javadoc:SE|java/lang|Object}}&gt;</code>でありえる。リストに正しい型を保存することが保証されるため任意の{{Javadoc:SE|java/lang|Number}}型の要素をリストに追加できるのに対し、リストからの読み出しでは{{Javadoc:SE|java/lang|Object}}型のオブジェクトを返す。

 

Javaのジェネリクスの実装上の制約により、配列のコンポーネントの型が何であるべきかを特定する方法がないために、ジェネリック型の配列を作成することは不可能である。従って<code><nowiki>new T[size];</nowiki></code>経由のようにメソッドが型引数<code>T</code>を持っていた場合はプログラマはその型の新しい配列を生成することができない。しかし、この制約はJavaの[[リフレクション (情報工学)|リフレクション]]のメカニズムを利用して回避することが可能である。クラス<code>T</code>のインスタンスが利用可能な場合、<code>T</code>に対応する{{Javadoc:SE|java/lang|Class}}オブジェクトのオブジェクトから1つを得て、新しい配列を生成するために{{Javadoc:SE|name=java.lang.reflect.Array.newInstance(Class, int)|java/lang/reflect|Array|newInstance-java.lang.Class-int-}}を使うことができる。もう１つのJavaのジェネリクスの実装上の制約は、<code>&lt;?&gt;</code>以外に、型パラメーターの型でジェネリッククラスの配列を生成することが不可能であるということだ。これは言語の配列の取り扱い方法に起因するものであり、タイプセーフを維持するために、明示的にキャストしなくともコンパイラが警告を出さないことを全てのコードで保証する必要があるからである。

 

 

Haskellの6つの事前定義された型クラス（同一性を比較できる<code>Eq</code>という型と、値を文字列に変換できる<code>Show</code>という型を含む）は''導出インスタンス'' (derived instances) をサポートしている特別なプロパティを持つ。プログラマーが新しい型を定義するということは、クラスのインスタンスを宣言するときに、普通であれば必要なクラスメソッドの実装を提供することなく、この型がこれらの特別型クラスのインスタンスとなることを明示できるということである。全ての必要なメソッドは型の構造に基づいて導出（つまり自動的に生成）される。

<code>Eq</code>と<code>Show</code>の導出インスタンスへのサポートは、それらのメソッドである<code>==</code>と<code>show</code>を、パラメーター的な多態関数とは質的に異なるジェネリックにする。これらの"関数"（より正確には型でインデックス付けられた (type-indexed) 関数のファミリー）はたくさんの異なる型の値を受け入れることができ、各引数の型によってそれらは異なる動作をするが、新しい型へのサポートを追加するためにわずかな作業が必要とされる。Ralf Hinze氏 (2004) は、あるプログラミングテクニックによりユーザー定義型のクラスに対して同様の結果を達成できることを示した。彼以外の多くの研究者はこれと、Haskellの流れとは違う種類のジェネリック性やHaskellの拡張（下記参照）に対する取り組みを提案していた。

 

PolyPはHaskellに対する最初のジェネリックプログラミング言語拡張であった。PolyPではジェネリック関数は''polytypic''と呼ばれた。通常データ型のパターン[[ファンクタ]]の構造によって構造的な導出を通じて定義できるpolytypic関数のような特別な構文を言語に導入した。PolyPでの通常データ型はHaskellのデータ型のサブセットである。通常データ型tは''* → *''の種類でなければならず、もし''a''が定義における表面的な型の引数である場合は、''t''に対する全ての再帰呼び出しは''t a''形式でなければならない。これらの制約は、異なる形式の再帰呼び出しである入れ子のデータタイプと同様に、上位に種類付けされたデータ型を規定する。

 

</pre>

 

ジェネリックHaskellは[[ユトレヒト大学]]で開発されたHaskellのもう１つの拡張だ。この拡張は下記の特徴がある。

 

</pre>

 

 

 

== 脚注 ==

 

== 関連項目 ==

* [[ポリモーフィズム]]

 

{{DEFAULTSORT:しえねりつくふろくらみんく}}

[[Category:プログラミングパラダイム]]

[[Category:ポリモーフィズム (計算機科学)]]