「オブジェクト指向プログラミング」の版間の差分

'''[[オブジェクト指向]]'''という用語自体は、計算機科学者[[アラン・ケイ]]によって生み出されている。1962年公開の言語「[[Simula]]」の設計に印象を受けインスパイアされたケイが咄嗟に口にしたとされるこの造語は、彼が1972年から開発公開を始めた「[[Smalltalk]]」の言語設計を説明する中で初めて世間に発信されて1981年頃から知名度を得た。なお、しかしケイが示したオブジェクト指向の要点である[[メッセージパッシング]]を中心にするオブジェクト指向の考え方は広くさほど認知される事はなく、代わりに[[クラス (コンピュータ)|クラス]]と[[オブジェクト (プログラミング)|オブジェクト]]というプログラム概念仕組みを注目させるだけに留まっている。同時にケイの手から離れたオブジェクト指向は[[抽象データ型]]を中心にした解釈へと推移していき、1983年に計算機科学者[[ビャーネ・ストロヴストルップ]]が公開した「[[C++]]」が契機になって、日本好評を博したことでは一般、オブジェクト指向にOOP対する世間の三大要素理解は「[[C++]]」と呼ばそのモデルの「[[Simula|Simula 67]]」のスタイルで定着した。それるに基づいて[[カプセル化]]、[[継承 (プログラミング)|継承]]、[[ポリモーフィズム|多態性]]といった[[プログラミングパラダイム|パラダイム]]が考え方も後に確立されている。

<br />（僕はオブジェクト指向という言葉を作ったけど、C++（のような言語）は考えていなかった）|Alan Kay}}1986年から[[Association for Computing Machinery|ACM]]が[[OOPSLA|オブジェクト指向会議]]（OOPSLA）を年度開催し、そのプログラミング言語セクションでは[[抽象データ型]]の流れを汲む[[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。[[モジュール性]]、情報隠蔽、[[抽象化 (計算機科学)|抽象化]]、再利用性、[[継承 (プログラミング)|階層構造]]、複合構成、実行時多態、[[動的束縛]]、[[総称型]]、[[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[[リスコフの置換原則|階層構造の連結関係]]について提言した。[[契約による設計]]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』は名著とされ、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。また、Smalltalkが提唱する発のメッセージ・メタファも一目置かを重視しようとする流れておりの中で、クラスのメソッド呼び出しをオブジェクトにメッセージを送ることになぞらえる考え方が広まった。これは実行時の選択メソッドをメッセージの発送先にする意味合いで、動的（/一重と/多重）ディスパッチの呼称の由来になっている。他方でSmalltalkの仕様に忠実であろうとする動きもあり、1984年に計算機科学者ブラッド・コックスが開発した「[[Objective-C]]」はSmalltalkをモデルにしてそれを平易化した言語であった。そのメッセージレシーバーはメソッドリストにないセレクタを受け取った場合にのみ動的ディスパッチ機構に移るというスタイルで形式化された。程なくしてこの{{要出典範囲|メッセージレシーバー実装の必要性に仕組みは疑問符が付けられるようになったが|date=2020年11月}}、[[遠隔手続き呼出し]]/[[Object Request Broker|オブジェクト要求ブローカー]]のスタイル実装にはマッチ適していたので[[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。

ネットワーク技術の発展に連れて、データとメソッドの複合体であるオブジェクトの概念は、[[分散システム]]構築のための基礎要素としての適性を特に見出される事になり、[[IBM|IBM社]]、[[アップル (企業)|アップル社]]、[[サン・マイクロシステムズ|サン社]]などが1989年に共同設立した[[Object Management Group|OMG]]は、企業システムネットワーク向け分散オブジェクトプログラミングの標準規格となる[[CORBA]]を1991年に公開した。その前年に[[マイクロソフト|マイクロソフト社]]は[[ウェブアプリケーション]]向けの分散オブジェクト技術となる[[OLE]]を発表し、1993年には[[Component Object Model|COM]]と称する[[ソフトウェアコンポーネント]]仕様へと整備した。この[[Component Object Model|COM]]の利用を眼目にしてリリースされた「[[Microsoft Visual C++|Visual C++]]」「[[Visual Basic]]」は[[World Wide Web|ウェブ]]時代の新しいプログラミングスタイルを普及させる先駆になった。この頃に[[抽象データ型]]のメソッドを通したデータ抽象、データ隠蔽、[[アクセスコントロール]]および分散オブジェクト＝[[プロセス間通信]]の[[インタフェース (情報技術)|インターフェース]]機構によるプログラムの抽象化といった概念は、[[カプセル化]]という用語にまとめられるようになった。クラスの[[継承 (プログラミング)|継承]]が最もオブジェクト指向らしい機能と見なされていたのが当時の特徴であり、深い継承構造を技巧的と見る風潮さえ存在した。継承構造を利用したサプタイピングは[[多態性]]という用語に包括され、多重継承の欠点が指摘されると分散オブジェクトのそれに倣った[[インタフェース (抽象型)|インターフェース]]の多重実装設計が取り上げられた。こうしてカプセル化の誕生と連動するようにしていわゆるオブジェクト指向の三大要素がやや漠然と確立されている。1996年にサン社がリリースした「[[Java]]」は三大要素が強く意識された[[クラスベース]]であり、その中の分散オブジェクト技術は[[JavaBeans|Beans]]と呼ばれた。類似の技術としてアップル社も[[MacOS]]上で[[Objective-C]]などから扱える[[Cocoa]]を開発している。また、1994年から96年にかけて「[[Python]]」「[[Ruby]]」「[[JavaScript]]」といったオブジェクト指向スクリプト言語がリリースされ、[[プロトタイプベース]]という新しいプログラミングスタイルを定着させている。1994年の[[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]]の発表と、1997年のに[[Object Management Group|OMG]]によるが標準[[モデリング言語]]として採用した[[統一モデリング言語|UML]]策定は、オブジェクト指向プログラミングの標準化を促進させた。{{Quotation|''... there were two main paths that were catalysed by Simula. The early one (just by accident) was the bio/net non-data-procedure route that I took. The other one, which came a little later as an object of study was abstract data types, and this got much more play.''<br>（Simulaを触媒にした二本の道筋があった。最初めの一本はバイオネットな非データ手法、で僕が選んだ方だ。少し遅れたもう一本は抽象データ型、こっちの方がずっと賑わっている。）|Alan Kay}}

:[[Pascal]]にクラスベースのオブジェクト指向を追加したもの。当初はモジュールのデータ隠蔽的なカプセル化、単一継承、仮想関数による多態性という基本的なものだった。静的型付け重視である。[[多重定義|関数＆演算子オーバーロード]]（アドホック多相）と[[ジェネリックプログラミング|ジェネリクス]]（パラメトリック多相）は当初採用に到らなかった。[[ニクラウス・ヴィルト|ヴィルト]]監修の[[アップル (企業)|アップル社]]による初回バージョンを基礎土台にして様々な企業団体による派生版が公開されており、その特徴と機能追加も様々である。

:[[C++]]の柔軟性と融通性とは正反対のオブジェクト指向言語。[[クラスベース]]で[[静的型付け]]重視である。[[契約プログラミング|契約による設計]]に基づく[[表明|アサーション]]の挿入でクラスの状態および演算用の引数と返り値を細かくチェックできる。[[例外処理]]も備えられている。クラスメンバ（フィーチャー）はデータ、アクセッサ、ミューテイタの三種限定で[[多重定義|オーバーロード]]はできない。カプセル化の可視性は自身に依存するクラス（クライアント）を定義する形で決められる。多重継承可能であり、クラス間の繋がりを[[仮想継承]]機能、各種[[オーバーライド]]指定子、名前衝突を解決するリネーミング機能などで綿密に設定できる。[[仮想関数|延期関数/手続き]]（サブタイプ多相）と[[ジェネリックプログラミング|ジェネリッククラスシティ]]（パラメトリック多相）も導入されている。[[ガーベジコレクション]]機能が初めて導入されたオブジェクト指向言語でもある。

:[[C++]]をモデルにしつつ堅牢性とセキュリティを重視した[[クラスベース]]のオブジェクト指向言語。静的型付け重視である。パッケージ中心のカプセル化、単一のみの継承、仮想関数と多重実装可な[[インタフェース (抽象型)|インターフェース]]による多態性と、基本に忠実なクラスベースである。C++風の[[ポインタ (プログラミング)|ポインタ]]と値型インスタンスと[[演算子オーバーロード]]は除外され、て参照型インスタンスに統一されてた。[[Eiffel]]の思想から[[例外処理]]は残されを整備し[[演算子オーバーロード]]を除外した。クラスメタデータを操作できる[[リフレクション (情報工学)|リフレクション]]は初期から採用された。オブジェクト指向と[[マルチスレッド]]仕様の調和が図られ、[[ソフトウェアコンポーネント|コンポーネント指向]]による動的クラスローディングの存在感が高められている。中期からデ[[ジェネリクス]]（パラメトリック多相）と[[アノテータコション|メタアノテナ系のーション]]（アドホック多相）が導入された。更にラスムダ式と関数型インターフェースなどに限ってよる[[ジェネリクス関数型言語|関数型構文]]が導入も採用されているた。[[仮想マシン]]上で実行される。[[仮想マシン]]と[[ガーベジコレクション]]の技術は比較的高度と見なされている。

:[[Java]]を強く意識してマイクロソフト社が開発したクラスベースのオブジェクト指向言語。C++の柔軟性と融通的を残しながら、[[テンプレートメタプログラミング]]的なコーディングサポートも加えてマルチパラダイムに発展させている。アドホック多相では拡張メソッド、インデクサ、演算子オーバーロードなどを備えている。パラメトリック多相ではジェネリクスの型変数の[[共変性と反変性 (計算機科学)|共変性と/反変性]]、型引数の型制約なども扱える[[ジェネリクス]]を備えている。サブタイプ多相はクラスは単一継承でインターフェースは多重実装と基本通りである。[[関数型言語|関数型構文]]では特にデリゲートの有用性が高い。基本は[[静的型付け]]であるが、動的束縛型と[[ダックタイピング]]による[[動的型付け]]の存在感が高められているので漸進的型付けの言語と見なされている。[[.NET Framework]]（[[共通言語基盤]]=仮想実行システム）上で実行される。

:[[クラスベース]]のオブジェクト指向と[[関数型プログラミング]]を融合させた言語。[[クラス (コンピュータ)|クラス]]機構と関数型の[[型システム]]に同等の比重が置かれており静的型付け重視である。[[ミックスイン]]相当の[[トレイト]]と[[ジェネリクス]]を連携させた多態性が重視されている。型変数の[[共変性と反変性 (計算機科学)|バリアンス]]、[[共変性と反変性 (計算機科学)|共変と/反変]]双方の型境界、および抽象タイプメンバ、を扱える[[ジェネリックトレイト、抽象クラスの組み合わ]]を連携させでた多態性が重視されておりオブジェクトを様々に[[派生型|派生型付け]]できる。シングルトンオブジェクトの役割が形式化されて従来のクラス静的メンバの新解釈にも用いられている。専用の定義書式により[[イミュータブル]]なオブジェクトが重視されている。上述の派生型付けスタイルとオブジェクト引数の[[逆写像|抽出]]構文とオブジェクトのおよび[[パターンマッチング|パターンマッチング式]]の併用連鎖計算は[[モナド (プログラミング)|モナド]]を彷彿とさせるものであり、[[抽象データ型]]を値として扱う独特の関数型スタイルを表現できる。[[Java仮想マシン]]上で動作するJavaテクノロジ互換言語である。

:[[JavaScript]]を強く意識してマイクロソフト社が開発したオブジェクト指向スクリプト言語。JavaScriptのプログラムを静的型付けで補完した言語である。[[クラスベース]]向けの構文と、[[関数型プログラミング]]の[[型システム]]のスタイルが加えられている。特に後者の性質が強調されている事から静的型付け重視である。継承構造によるサブタイプ多相はほぼ除外されており、パラメト[[ジェネリック多相ス]]と型アドホック多相ノテーションでオブジェクトを扱うという[[ジェネパラメトリックス]]多相とバリアンスと型制約と型注釈ドホック多相を重視するデザインになっている。オブジェクト指向ではあるが関数型の性格が強めである。

:プロトタイプ（''prototype''）の仕組みを中心にしたオブジェクト指向を[[プロトタイプベース]]と言う。プロトタイプベースで言われるオブジェクトとは、中間参照ポインタの動的配列を指す。この動的配列は一般にフレームと呼ばれる。中間参照ポインタは一般にスロットと呼ばれる。スロットにはデータメンバとメソッドの参照が代入されるので、オブジェクトはクラスと同様にデータメンバとメソッドをまとめたものになる。プロトタイプベースの実装形式は言語ごとに様々であるが、基本は概おおむね以下次のようになる。オブジェクトはプロトタイプオブジェクトとクローンオブジェクトに分かれる。前者はクラス、後者はインスタンスに当たるものである。前者はシステム提供プロトタイプとユーザー定義プロトタイプに分かれる。プログラマはシステム提供プロトタイプを派生させてユーザー定義プロトタイプを作成する。プロトタイプは規定または事前の設計に基づいたデータメンバとメソッドを保持しており、クローンオブジェクトのひな型になる。クローンはそのプロトタイプへの参照を保持しており、プロトタイプはその親プロトタイプへの参照を保持している。これは継承相当の機能になる。プロトタイプを複製してクローンオブジェクトが生成される。クローンオブジェクトはそのプロトタイプと同じデータメンバとメソッドを保持する事になるが、プロトタイプ専用に指定されたメンバは除かれる。クローンオブジェクトのメソッドは自由に付け替えできるので、これは多態性相当の機能になる。

:メソッド解決順序（''method resolution order''）は、多重継承時の親クラスの巡回順序を定義するものである。参照されたメソッドが自クラスにない場合はその親クラスを巡回してサーチされる。メソッドはクラスメンバと読み替えてもよい。これは[[深さ優先探索|深さ優先検索]]（''deep-first''）と[[幅優先探索|幅優先検索]]（''breadth-first''）に分かれるが、オブジェクトの構造概念から深さ優先の方が自然とされている。従って一般的な多重継承では深さ優先検索が用いられて親クラスの重複は仮想継承で解決されている。しかし詳細は割愛するが、仮想継承部分の巡回順序に不自然さを指摘する意見もあったので、これを解決するために深さ優先と幅優先をミックスしたC3線形化（''C3 linearization''）というメソッド解決順序が考案された。C3線形化では親クラスの重複部分に対してのみ幅優先検索を適用することで、仮想継承を用いることなく菱形継承問題も自然に解決されている。

:（''abstract class''）は、クラスメンバの全部または一部のメソッドだけが抽象化されているクラスを意味する。抽象化されたメソッドとは、メソッドシグネチャ（返り値＋メソッド名＋引数欄）だけが定義されてコード内容が省略されているメソッドを意味指する。抽象クラスはインスタンス化できないので継承専用になる。抽象メソッドは、そのサブクラスの方でメソッドのコード内容が実装されてオーバーライドされる。

:（''interface''）はプログラム概念と機能名の双方を指す用語である。言語によってはプロトコルと言われる。抽象メソッドと実体メソッドをメンバにできする純粋抽象〜半抽象クラスを意味する。一般的にデータメンバはメンバにされない。クラスの振る舞い側面を抜き出した抽象体である。クラスによるインターフェースの継承は実装と呼ばれる。多重実装可が普通である。ミックスインとの違いは、抽象階層に焦点が当てられている事であり、直下の実装オブジェクトを共通の振る舞い側面でまとめることがその役割である。インターフェースは自身の[[下位概念]]である実装継承オブジェクトをグループ化できる。{{仮リンク|記名的型付け|en|Nominal type system|label=}}に準拠しているのでインターフェースの実装の明記が振る舞い側面の識別基準になる。インターフェースは抽象メソッド主体なので多重継承時のメンバ名の重複はあまり問題にならない。共通の実装メソッドに集約されるからである。インターフェースは非インスタンス対象である。

:（''mixin''）はインターフェースに似たプログラム概念を指す用語である。機能名は言語によって[[トレイト]]、プロトコル、構造型（''structural type''）と言われる。抽象メソッドと実体メソッドとデータメンバをメンバにできする継承専用クラスを意味する。クラスを特徴付けるための構成パーツである。クラスによるトレイトの継承は実装と呼ばれる。多重実装可が普通である。インターフェースとの違いは、トレイトの実装階層に焦点が当てられている事であり、オブジェクトを所有メンバで特定してまとめることがその役割である。トレイトは自身の[[上位集合]]である実装継承オブジェクトをグループ化できる。{{仮リンク|構造的型付け|en|Structural type system|label=}}に準拠しているので所属メンバ構成自体がトレイト等価性の識別基準になる。これはトレイト実装を明記していなくても、そのトレイトが内包する全メンバを所持していれば同じトレイトと見なされることを意味する。トレイトは合成や交差が可能である。トレイトは多重継承時のメンバ名重複の際にその参照の優先順位に注意する必要がある。トレイトは非インスタンス対象である。

:''（type introspection''）は一般に実行時型チェックと呼ばれるものである。プログラマが認知できない形で[[コンパイラ]]または[[インタプリタ]]が別途実装している[[インスタンス]]の型情報を、実行時にその都度参照してインスタンスの型を判別する仕組みである。[[静的型付け]]下では専用の実行時型チェック構文（instanceofやdynamic_cast）によって型判別し、ダウンキャストなどに繋げられる。[[動的型付け]]下では変数への再代入時や関数への引数適用時にランタイムシステムが自動的に型判別し、[[多重ディスパッチ]]などに繋げられる。型イントロスペクションでは型情報のタグ識別子が判定基準になっているので{{仮リンク|記名的型付け|en|Nominal type system|label=}}の考え方に準じている。

:''（duck typing''）は、特定のメソッド名（メソッドシグネチャ）またはプロパティ名（データメンバ名）の識別子を持っているかどうかでインスタンスをその都度分類する仕組みである。これはその場限りの型判別と言えるものである。判別されたインスタンスは自身が持つとされたメソッドまたはプロパティを呼び出される事になる。[[動的型付け]]の機能であり、ダックタイピングでは型情報の構成内容が判定基準になっているので{{仮リンク|構造的型付け|en|Structural type system|label=}}の考え方に準じている。

:オブジェクト指向下の型推論''（type inference''）は、型宣言ないし型注釈を省略して定義された変数の「型」が自動的に導き出される機能を指す。型はクラスと同義である。[[静的型付け]]の機能であり、コンパイラまたはインタプリタがソースコードをあらかじめ解析し、初期値の代入を始めとしたその変数の扱われ方によって型を導き出す。ここで導き出される「型」とは他の変数への代入可能性や、関数の引数への適用可能性といったあくまで等価性の基準で決められるので、プログラマが人為的な意味付けによる型定義を重視している場合は予期せぬ結果が発生することにもなる。型推論は{{仮リンク|推論的型付け|en|Inferred typing|label=}}とも呼ばれ、普通に型宣言と型注釈を用いる{{仮リンク|明示的型付け|en|Manifest typing|label=}}の対極に位置付けられるが、昨今のオブジェクト指向言語では双方を併用するのが主流になっている。

:（''generics''）は、クラス内で扱われる「型」を総称化してその詳細決定をインスタンス化まで遅延させる仕組みである。言語によっては[[テンプレート (プログラミング)|テンプレート]]（''template''）と呼ばれる。ここでの型とは、データメンバの型とメソッドの引数および/返り値の型を指している。クラス内のそれらを総称化して型変数とにし、コンストラクタ呼び出し時の仮型引数に任意のクラス実型引数を適用しすると、型変数に実型引数を当てはめたインスタンスをが生成すされる仕組みを指す。型変数が総称化されたメンバを持つクラスはその適用ジェネリッククラスで置き換えらと呼ばれる。特定の型に依存しないクラス内を汎用的に定義できるので、型が違うだけの決定を重複コンストラクタまードを削減で先送りすきる手法でという利点があり、そる。パラメトリック多相とされる。言語によっては、ジェネリッククラス同士を[[共変性と呼ばれる。型反変数をバリアンス性 (計算機科学)|共変性と反変性]]にしたよる継承関係で結ぶことができる。これはジェネリッククラスは、に適用する実型引数の継承関係を、そのジェネリッククラス値同士の継承関係にシフトする仕組みである。<code>class 猫 extends 動物</code>とそすると<code>List<猫></code>は<code>List<動物></code>の派生サブクラス値を同等に扱うことができなる。共変性は実型変引数のバリアンス継承関係を用いないそのままジェネリッククラスの方は特継承関係にテンプレーシフトと呼ばするが、反変性ではこれを逆にする。パ共変性では<code>List<猫></code>は<code>List<動物></code>のサブクラメトリッスだが、反変性では<code>List<動物></code>は<code>List<猫></code>のサブク多相とされラスになる。

:（''type constraint''）は、(A)ジェネリッククラスの型引数ないし/型変数、(B)代入値の型が実行時に決められる動的束縛型の変数、(C)動的ローディング時に詳細が隠されたままの値が代入される不透明型の変数、などの宣言に用いられるものである。それぞれは制約用の基準クラスで記号修飾され、その基準クラス及びその派生型の値が代入、束縛、適用されるという宣言になる。(A)の型引数と/型変数では基準クラスの派生クラスが適用される宣言になる。(B)の動的束縛型では基準クラスの派生型の値が代入される宣言になる。(C)の不透明型では基準クラスの詳細不明な派生型の値が代入される宣言になる。型制約は型境界（''type bound''）とも呼ばれる。これらは共変性に基づいていは上限と下限がある。そこれに対して反変性に基づいたまでの説明は上限型制約も境界（''upper type bound''）でありるが、上述その説明内反対の’’派生’’を’’基底’’に置き換えたものになる。型制約は下限型境界（''lower type bound''）とも呼ばでは上述の基準クラス及びその基底型の値が代入、束縛、適用されるという宣言になる。

:（''abstract type member''）はジェネリッククラスのメンバ要素であり、ジェネリッククラス同士で型変数の内容をやり取りするための仲介要素である。Aクラスコンストラクタの型引数にBクラスを適用した際に、適切な代入定義が併記されたAクラス内のタイプメンバに、Bクラスがその内部で扱っている総称型もセットで適用できる。連想配列さながらにBクラスがキー的存在になってAクラスのタイプメンバ内容も決定されることから、この仕組みは関連型または連想型（''associated type''）と呼ばれる。

:（''subtyping''）はクラス（型）のあらゆる派生関係および派生構造の実装形式とその働き方を包括したプログラム概念である。サブタイプ多相（''subtype polymorphism''）とも呼ばれる。継承、オーバーライド、コンポジション、ジェネリクス、共変バリアンス、引数バリアンスによるディスパッチ、不透明型といったものは全てサブタイピングの一側面である。オブジェクト指向でよく使われるものは振る舞いサブタイピング（''behavioral subtyping''）であり、これに当てはまるものは継承とメソッドオーバーライドを組み合わせた仮想関数である。

: （''Gang of Four Design Patterns''）はソフトウェア開発において直面しやすい共通的かつ代表的なデザイン問題をピックアップし、それぞれの解決に最適なクラスパターン図を提示したものである。1994年から四人の計算機科学者ないしソフトウェア技術者たち（Gang（[[Gang of Four）Four]]）によって発表され、OOPのデザインパターンの代表格と見なされた。教科書の内容としても取り上げやすい形式化されたトピックであったためにオブジェクト指向の学習面では非常に重視された。5個の生成パターン、7個の構造パターン、11個の振る舞いパターンに分類されている。