「オブジェクト指向プログラミング」の版間の差分

[[Java]]、[[C++]]、[[C_Sharp|C#]]、[[Python]]、[[R言語|R]]、[[PHP (プログラミング言語)|PHP]]、[[Visual_Basic_.NET]]、[[JavaScript]]、[[Ruby]]、[[Perl]]、[[:en:SIMSCRIPT|SIMSCRIPT(英語版)]]、[[Object Pascal]]、[[Objective-C]]、[[Dart]]、[[Swift (プログラミング言語)|Swift]]、[[Scala]]、[[Kotlin]]、[[Common Lisp]]、[[MATLAB]]、そして[[Smalltalk]]。<!-- 以上まで、ほぼ [[en:Object-oriented programming]] oldid=1047374345 の翻訳 --><!-- 以下より文末までほぼ出典なしの記述(出典なしの記述が大量に続いている、ということが以前より懸念されています。詳細は議論ノートをご参照ください -->

1962年、ノルウェー計算センターで[[モンテカルロ法]]シミュレーションを運用していた計算機科学者[[クリステン・ニゴール]]は、「[[ALGOL|ALGOL60]]」を土台にして、Processと呼ばれる[[コルーチン]]機構を加えたプログラミング言語「[[Simula]]」を制作し、続けてその拡張にも取り組んだ。ニゴールの同僚で、1963年にSimulaを[[メインフレーム|汎用機]][[UNIVAC I|UNIVAC]]系統上で運用できるように実装した計算機科学者[[オルヨハン・ダール]]は、Processにローカル変数構造を共有する手続き（サブルーチン）を加えてパッケージ化する言語仕様を考案し、これは任意の変数と手続きをまとめる[[モジュール|プログラムモジュール]]と同類の機能になった。程なくしてALGOL60コンパイラに準拠していての限界を悟ったニゴールとダールは、1965年からSimulaを一から再設計するように方針転換した。その過程で彼らは、計算機科学者[[アントニー・ホーア]]が考案して1962年のSIMSCRIPT（[[FORTRAN]]用のスクリプト）に実装していたRecord Classを参考にしている。Record Classはソースコード水準の抽象記号を、各[[メインフレーム|汎用機]]に準拠した[[マシンコード]]水準の実装符号に落とし込む段階的データ構造のプログラム概念であった。これをモデルにした[[継承 (プログラミング)|継承]]と、その継承構造を利用した仮想手続き（仮想関数）の仕組みも考案され、上述のパッケージ化されたProcess（モジュール）に継承と仮想手続きの両機能を加えたものを「[[クラス (コンピュータ)|クラス]]」と定義し、クラスをメモリに展開したものを「[[オブジェクト (プログラミング)|オブジェクト]]」と定義する言語仕様がまとまり、1967年に「[[Simula|Simula67]]」が初公開された。オブジェクトという用語は、[[MIT]]の計算機科学者[[アイバン・サザランド]]が1963年に開発した[[Sketchpad]]の設計上にあったObjectが先例であった。[[Sketchpad]]は[[CAD]]と[[GUI]]の原点として知られており、後述の[[Smalltalk]]のモチーフの一つにもなっている。Simula67コンパイラはまず汎用機[[UNIVAC I|UNIVAC]]上で運用され、翌年から汎用機[[バロース B5000|バロースB5500]]などでも稼働されて北欧、ドイツ、ソ連の各研究機関へと広まり、1972年には[[IBMメインフレーム|IBM汎用機]][[System/360]]などにも導入されて北米全土にも広まった。その主な用途は離散事象および物理シミュレーションであった。

1986年から[[Association for Computing Machinery|ACM]]が[[OOPSLA]]を年度開催するようになり、オブジェクト指向は従来の[[構造化プログラミング|構造化開発]]に代わる技術として明確に意識され始めた。OOPSLAのプログラミング言語セクションでは、[[抽象データ型]]を基礎にした[[クラス (コンピュータ)|クラス]]・パラダイムが主要テーマにされ、それを標準化するための数々のトピックが議題に上げられている。[[モジュール|モジュール分割性]]、[[抽象化 (計算機科学)|抽象化]]、[[再利用|再利用性]]、[[継承 (プログラミング)|階層構造]]、複合構成、情報隠蔽、実行時多態、[[動的束縛]]、[[総称型]]、[[永続性]]、[[並行性]]、[[ガベージコレクション|自動メモリ管理]]といったものがそうであり、参画した識者たちによる寄稿、出版、講演を通して世間にも広められた。そうした潮流の中で[[ビャーネ・ストロヴストルップ|ストロヴストルップ]]はデータ抽象の重要性を訴え、[[バーバラ・リスコフ|リスコフ]]は[[上位概念、下位概念、同位概念および同一概念|基底と派生]]に分けたデータ抽象の階層構造の連結関係（[[リスコフの置換原則|置換原則]]）について提言した。[[契約による設計]]と[[開放/閉鎖原則|開放閉鎖原則]]を提唱する[[バートランド・メイヤー|メイヤー]]が1988年に刊行した『オブジェクト指向ソフトウェア構築』によるEiffel式のクラス理論は高く評価され、Eiffelを現行の模範形とする声も多く上がった。ただしこれは学術寄りの意見でもあったようで、世間のプログラマの間では厳格なEiffelよりも、柔軟で融通の利くC++の人気の方が高まっていた。他方で[[アラン・ケイ]]のメッセージ・メタファに忠実であろうとする動きもあり、1984年に制作された「[[Objective-C]]」はC言語をSmalltalk方向に拡張してメッセージ式を平易化した言語であった。1987年に[[パロアルト研究所]]で誕生した「[[Self]]」は、Smalltalkの[[クラスベース]]設計をより柔軟に平易化した[[プロトタイプベース]]を編み出している。これらのメッセージレシーバーは、静的メソッド選択優先の動的ディスパッチ機構という方式でほぼ形式化された。メッセージレシーバーの仕組みは[[遠隔手続き呼出し]]や[[Object Request Broker|オブジェクト要求ブローカー]]の実装に適していたので、[[分散システム]]とオブジェクト指向の親和性を認識させることになった。

抽象化を旨とするオブジェクト指向ではそのプログラミング自体の抽象化も積極的に推進されている。80年代後半から立ち上げられた[[オブジェクト指向分析設計|オブジェクト指向分析]]（OOA）や[[オブジェクト指向設計]]（OOD）の各手法から導き出される[[コンセプトモデル|概念モデル]]を、多角的に[[フローチャート|チャート化]]ないし[[ダイアグラム|ダイアグラム化]]するための数々のオブジェクト指向開発方法論が[[OOPSLA]]界隈の識者たちから発表されるようになり、そこで用いられる[[形式言語]]は{{仮リンク|オブジェクトモデリング言語|en|Object-modeling language}}と呼ばれた。これはプログラミングのためのプロトタイプ（ひな型）として重視され、オブジェクト指向では[[モデリング言語]]と[[プログラミング言語]]が並んでソフトウェア開発の両輪になった。1994年にモデリング言語による[[ギャング・オブ・フォー (情報工学)|GOF]][[デザインパターン (ソフトウェア)|デザインパターン]]が初回発表され、これはオブジェクト指向教育で非常に重視されるようになった。1995年にモデリング言語の標準化を企図した[[統一モデリング言語|UML]]が[[OOPSLA]]で初回発表され、1997年に[[Object Management Group|OMG]]の標準モデリング言語として採用された。同年に[[デザインパターン (ソフトウェア)|デザインパターン]]を帰納的に分析して九原則にまとめた[[GRASP]]が発表されている。

OOPでは[[クラスベース]]と呼ばれるスタイルが標準にされている。他に[[プロトタイプベース]]と呼ばれる後発のスタイルもあるが、こちらは少数派である。クラスベースのOOP言語は、[[Smalltalk]]様式と[[C++]]様式で二分大別されており{{要出典|date=2021年10月|title=二分されているというのは正しいのかもしれないが、「C++様式」という用語が一般的なのか怪しいのと、出典は要る。 それとここで言う C++様式 かつ 動的型付け である言語の例は？}}、C++様式の方がずっと多数派である。C++様式は、[[静的型付け]]と[[動的型付け]]の分類で大別されている。それらの主な特徴を箇条書きするとこうなる。

** [[C++]]様式 - クラス（型）とインスタンス（値）<!--型付け値 ←怪しい用語-->に分離してオブジェクトを体系化している。{{仮リンク|動的ディスパッチ|en|Dynamic dispatch}}による多態性。

*** [[静的型付け]] - 実行時のオブジェクラストの構成が基本的解釈（型チェックなど）を主にコンパイル時に固定されていする。

*** [[動的型付け]] - 実行時のオブジェクラストの構成の変更が前提解釈（型チェックなど）を主にされてい実行時にする。{{疑問点|date=2021年10月|title=動的型付けはそういう意味ではない}}

OOPの要点である[[クラス (コンピュータ)|クラス]]は、[[データ構造]]とそれを扱うための操作・振る舞いをひとまとめにした一種の[[モジュール|プログラムモジュール]]機能として定義されており、その実装は[[Simula|Simula67]]由来の[[継承 (プログラミング)|継承]]と動的ディスパッチを加えた[[抽象データ型]]のスーパーセットにされていることが多い。クラスのデータ構造は[[レコード型]]や[[構造体]]に似た書式で定義されることが多く、データ構造の要素は言語ごとに[[フィールド (計算機科学)|フィールド]]、[[プロパティ (プログラミング)|プロパティ]]、[[属性]]、メンバ変数などと呼ばれている。クラスに定義される操作・振る舞いは[[メソッド (計算機科学)|メソッド]]やメンバ[[関数 (プログラミング)|関数]]などと呼ばれる。メソッドとは、特定の対象に所属させることを前提にして[[This (プログラミング)|This参照]]を多相シンボルにしたディスパッチコードとしての[[関数 (プログラミング)|関数]]/[[手続き]]を意味している。

[[クラスベース]]言語での「[[オブジェクト (プログラミング)|オブジェクト]]」は、[[インスタンス]]を指す用語として説明されているが、このような重複語になった背景にはOOP原点の[[Smalltalk]]の設計がある。Smalltalkは、全てのプログラム要素は[[オブジェクト (プログラミング)|オブジェクト]]であり、全てのオブジェクトはクラスのインスタンス化であり、クラスもまたオブジェクトであり、オブジェクトは他のオブジェクトと相互作用（interaction）すると定義していた。そこでは[[クラス (コンピュータ)|クラス]]もまた[[メタクラス]]（型）の[[インスタンス]]化（型付け値）になり、そのメタクラスもまた他のメタクラスのインスタンス化になっていたので、[[クラス (コンピュータ)|クラス]]と[[インスタンス]]は即ちオブジェクトの性質（[[相対性]]）を指すための言葉になっていた。これが[[C++]]様式では簡素化されて、クラスとインスタンスは[[型システム|型]]と[[型付け|型付け値]]の役割に固定され、メタクラスは[[リフレクション (情報工学)|リフレクション]]機能に固定されたので、クラスとインスタンス化の[[相互再帰]]が失われたオブジェクトは、相互作用できるインスタンスを指しているままで放置された。相互作用とは各種演算と同義であり、Smalltalkのクラスは相互作用できる型付け値でもあるのでオブジェクトであるが、C++様式のクラスはただの型なので演算対象に出来ないことからオブジェクトではなくなっている。

{{仮リンク|情報隠蔽|en|information hiding}}とはそのクラスのデータ構造の各要素および各メソッドを必要に応じて内部隠蔽するという概念である。内部隠蔽されたデータ要素とメソッドはそのクラス外部からのアクセスが禁止される。[[抽象データ型]]本来の形式ではデータ構造のみが隠蔽対象になるので、これはデータ隠蔽とも呼ばれる。隠蔽指定外のデータ要素とメソッドは外部公開されて、そのクラス外部からもアクセス可能になる。外部公開の範囲を指定する機能は[[アクセスコントロール]]と呼ばれており、これが内部隠蔽の仕組みを担っている。クラスの[[レキシカルスコープ]]を基準にした段階的なアクセス許可範囲は可視性と呼ばれる。可視性は無制限・任意クラスグループ限定・派生クラスグループ限定・自クラス限定（内部隠蔽）の四段階が[[統一モデリング言語|UML]][[クラス図]]では標準にされている。

既存クラスのデータ/メソッド構成に、任意のデータ/メソッド構成を付け足して、既存構成＋新規構成の新しいクラスを定義するという手法が[[継承 (プログラミング)|継承]]と呼ばれる。また、各クラスの共通構成パートを括りだして特有構成パートと分離することでオブジェクトを分類体系化し、同時にその共通構成パートの記号化によってソースコード内の重複記述を削減する機能とも解釈される。これは差分プログラミング目的の継承であり、1990年代までは多用さ実装継承（implementation inheritance）とも呼ばれた。

抽象メソッドのみで構成される純粋抽象クラスは[[インタフェース (抽象型)|インターフェース]]と呼ばれ、その継承をUML[[クラス図]]は実装（implementation）と定義している。インターフェースの実装は、[[サブタイプ|サブタイピング]]の[[Is-a]]関係を完全順守させるメカニズムである。また、クラスへの機能注入を目的にして、主に具象メソッド群をクラスに注入す継承させるという継承アプローチもあり、これは[[ミックスイン]]（mix-in）と呼ばれる。mix-inでの具象メソッドの集合体は、[[トレイト]]との形態にされることが多い。トレイトmix-inはUML[[抽象メソッドクラス図]]も持では扱われていない継承関係である。

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