「オブジェクト指向プログラミング」の版間の差分

{{独自研究|date=2018年2月}}

{{プログラミング言語|index=おふしえくとしこうふろくらみんく}}

 

 

 

 

オブジェクト指向プログラミングという考え方が生まれた背景には、計算機の性能向上によって従来より大規模な[[ソフトウェア]]が書かれるようになってきたということが挙げられる。大規模なソフトウェアが書かれコードも複雑化してゆくにつれ、ソフトウェア開発コストが上昇し、[[1960年代]]には「[[ソフトウェア危機]] ({{Lang|en|software crisis}})」といったようなことも危惧されるようになってきた。そこでソフトウェアの[[再利用 (プログラミング)|再利用]]、[[部品化 (プログラミング)|部品化]]といったようなことを意識した仕組みの開発や、[[ソフトウェア開発工程]]の体系化（'''[[ソフトウェア工学]]''' ({{Lang|en|software engineering}}) の誕生）などが行われるようになった。

 

[[1980年]]代後半に次々と生まれたオブジェクト指向分析・設計論は、[[Smalltalk]]を源流とするオブジェクト指向を基に組み立てられた。このときSmalltalkは健在であったが広く普及しているとは言えず[[C++]]で[[実装]]する機会が多かったが、C++はSmalltalkとは思想的にやや異なることと、仕様の複雑さが問題とされた。このニーズを受けC++の提示した現実解と、Smalltalk的理想論を融合するものとして、構文面ではシンプル化しながらも強くC++の影響を受けつつ、一方で用語や思想面でSmalltalk色を濃くした{{Citation needed|date=2018年2月}}[[Java]]（[[1991年]]）が作られた。バランス感覚に長けたJavaの登場によって[[オブジェクト指向開発]]に必要な要素が全てそろい、[[1990年代]]後半からオブジェクト指向は広く普及するようになった。

 

オブジェクト指向プログラミングをサポートする機能を備える代表的な[[プログラミング言語]]（[[オブジェクト指向プログラミング言語]]）としては以下のようなものが挙げられる：

 

: 「純粋」という用語をどう定義するかによるが、たとえば[[Smalltalk]]や[[Ruby]]のように「あらゆる対象がオブジェクトである」という言語（たとえば、Rubyではnilも、ヌルポインタのようなものではなく、NilClassのインスタンスというオブジェクトである。この場合対照例としては、通常の数値型などがオブジェクトでない[[Java]]であろう）を「純粋だ」と言う者もいれば、「当初からオブジェクト指向プログラミング言語として設計された」言語を「純粋だ」と言う者もいる（こちらの定義ではJavaも含まれるだろうか）。例としては、以上のどちらの基準か、それとも別の定義によるものかは知らないが、[[Smalltalk]]、[[Eiffel]]、[[Self]]、[[Ruby]]、[[Swift (プログラミング言語)|Swift]]などを挙げる者がいる。

 

オブジェクト指向プログラミング言語は、相互に'''[[#メッセージ|メッセージ]]'''を送りあう'''[[オブジェクト (プログラミング)|オブジェクト]]'''の集まりとして[[プログラム (コンピュータ)|プログラム]]を構成することができる仕組みを持つ。

そのために、少なくともオブジェクトについての3つの仕組みと、オブジェクトの管理についての3つの仕組みが必要となる。

;オブジェクトの仕組み

:* オブジェクトに蓄えられる情報、データを表現する仕組み。

* 概念的には コードとデータが一つになっている。

 

実際のプログラムでは、全てのオブジェクトが互いに全く異なった存在ではなくオブジェクトは種類に分けることが出来る。

 

このような場合、各オブジェクトがそれぞれメッセージ処理のコード（前述の「振る舞い」に当たる）を独自に備えていては無駄である。そこでオブジェクト指向プログラミング言語がオブジェクトを実現する際には多くの場合、内部的にはオブジェクトを2つの部分に分けている。

 

一つは同一種類のオブジェクトに共有される部分、例えばメッセージ処理のコード（振る舞い）や定数（どのオブジェクトでも異ならないデータ）の類である。

 

もう一つは同一種類のオブジェクトでもそれぞれ異なる部分、典型的には各オブジェクトが保持するデータ群である。

 

{{seealso|this (プログラミング)}}

そしてあるオブジェクトOにメッセージを配送し適切なメッセージ処理コード（振る舞い）を呼び出す際には、まず対象となるオブジェクトOについて共通部分の格納場所を見つけて適切なコードを選び出し、次にそのコードに対して処理対象となるオブジェクトO固有のデータの所在を示す'''オブジェクトID'''を渡すようになっている。

また各オブジェクトの固有データから共通部分の格納場所を見つける方法もまた各言語により異なり、その言語の開発目的に応じて実に多種多様である。

 

例えば[[JavaScript]]の場合、各オブジェクトは[[連想配列]]であり、名前で表現されたメッセージのIDからメッセージ処理コードである関数への参照を直接見つけ出す。各オブジェクトの固有データもその連想配列に格納されていて、メッセージを処理する関数には連想配列のアドレスが渡される。

 

[[Self]]のような[[プロトタイプベース|インスタンスベース]]のオブジェクト指向プログラミング言語では、プロトタイプとなるオブジェクトがメッセージを処理するコードも保持しており、オブジェクトがクローンされて作成されるときにそのプロトタイプのありかを示す情報もコピーされ、メッセージは受け取ったオブジェクトのIDを添えてプロトタイプに送られて処理される（Selfでは実行効率上の問題から後に内部的にクラスを作って利用するようになっている）。

 

最も普及している[[クラスベース]]の言語では、共通部分はオブジェクトの種類を表現するクラスに保持され、各オブジェクトは固有データと共にそのクラスのIDを保持する。そしてオブジェクトに送られるメッセージはその送り先オブジェクトにあるクラスのIDからクラスを見つけ、その中からメッセージを処理するコードを見つけ出し、処理対象となっているオブジェクトのIDを付してそのコードを呼び出す仕組みになっている。

 

=== クラス ===

{{main|クラス (コンピュータ)}}

'''クラス''' (class) は大多数のオブジェクト指向プログラミング言語で提供されている仕組みであり、上記の機能の殆ど全てに関わりがある。概念的にはクラスはオブジェクトの種類を表す。このためオブジェクトはクラスに'''属する'''という言い方をする。あるクラスに属するオブジェクトのことをそのクラスの'''インスタンス''' (instance) と呼ぶ。[[データ型]]の理論から見た場合クラスは型を定義する手段の一つである。クラスによってオブジェクトを記述する言語を'''[[クラスベース]]''' ({{Lang|en|class-based}}) のオブジェクト指向プログラミング言語と呼ぶ。

 

クラスは非常に多くのオブジェクト指向プログラミング言語で提供されている機能ではあるが、オブジェクト指向プログラミング言語に必須の機能というわけではない。実際にオブジェクトの管理や、データ・メンバや[[メソッド (計算機科学)|メソッド]]の記述、[[継承 (プログラミング)|継承]]に際してクラスという仕組みに依存せずに、もしくはクラスという仕組み自体を持たずに別の手段でこれらを実現している言語も存在する。このような言語を'''[[プロトタイプベース|インスタンスベース]]''' (''{{Lang|en|instance-based}}'')、'''オブジェクトベース''' (''object-based'') あるいは'''プロトタイプベース''' (''{{Lang|en|prototype-based}}'') のオブジェクト指向プログラミング言語と呼ぶ。インスタンスベースまたはそれに類するのオブジェクト指向プログラミング言語には以下のようなものがある：

 

* Squeak [[Etoys|eToys]]（[[Squeak]]の非開発者向けビジュアルスクリプト言語。SqueakToys とも）

 

 

ただし、Smalltalkのクラス変数はC++やJavaのクラス変数とは異なる。Smalltalkにおいて、C++やJavaのクラス変数と同等となる変数は'''プール辞書''' ({{Lang|en|pool dictionary}}) と呼ばれる。

 

=== メソッド ===

[[C++]]ではメソッドは'''メンバ関数''' ({{Lang|en|member function}}) や'''関数メンバ''' (function member) と呼ばれる。これはC++が[[グローバル関数]]との区別をつけることと、クラスを[[抽象データ型]]の拡張と位置づけ、非メッセージメタファな言語思想を持っている為である。これら言語ではメソッドをオブジェクト（=クラスやインスタンス）の持ち物として捉えず、クラスに定義された機能要素であると考える。メッセージメタファを否定するため、同時にメッセージを実行するメソッド（手法）ではありえない。

 

[[メソッド (計算機科学)#静的メソッド|クラス・メソッド]]だが、オブジェクト指向の本義に立ち返れば、クラス・メソッドがあるということはクラスがメッセージをレシーブできるという事になる。

 

[[Smalltalk]]ではクラスもオブジェクトの一種であるため当然クラスはメソッドをもつ。

 

クラス・メソッドは、C++では'''静的メンバ関数''' ({{Lang|en|static member function}}) と呼ばれる。これはクラスがオブジェクトでない言語にとってはクラス・メソッドより正確な表現であり適切である。（"static" とはCの'''static変数'''に由来し'''auto変数'''の対語である。関数コールによりスタック上に生成される関数インスタンスに依存しない変数と、インスタンス生成有無にかかわらず実行できる関数の類似による。）

 

Javaではクラス・メソッドは'''静的メソッド''' ({{Lang|en|static method}}) とも呼ばれることもある。

 

言語によっては特定の名前のインスタンス・メソッドやクラス・メソッドにオブジェクトの生成、初期化、複製、廃棄といった機能を固定的に割り当てている。

 

初期化に利用されるメソッドを'''[[コンストラクタ]]'''あるいは'''構築子''' ({{Lang|en|constructor}})、廃棄時に利用されるメソッドを'''[[デストラクタ]]'''あるいは'''消滅子''' ({{Lang|en|destructor}}) と呼んで特別に扱うことが多い。

 

 

C++とJavaの場合、各クラスの名前がコンストラクタの名前として使用される。C++では一部のコンストラクタは[[型変換演算子]]として、また[[暗黙の型変換]]にも利用される。

 

=== アクセス権 ===