「オブジェクト指向プログラミング」の版間の差分

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]]、[[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。

*** [[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）を主に実行時にされていする。{{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}}

本稿では最も標準的なクラスベースのC++様式の静的型付けを基準にして説明する。<!-- 動的型付けのオブジェクト指向言語もかなり使われているので疑問。 -->なお、場合によっては C言語などオブジェクト指向を支援しない言語でオブジェクト指向的なプログラミングが行われることもある<!-- それについての書籍があったはず -->。

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{{要説明|date=2021年10月|title=クラスは、特定 （オブジェクトの対象に所属させることを前提にして[[This）分類 (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]]を意味していう話があるべき。}}

OOP言語の[[クラス (コンピュータ)|クラス]]と、そうでない言語での[[モジュール]]の違いを知ることは、OOPを理解する上でも重要になる。どちらも[[プロシージャ|手続き]]と[[データ]]の複合体であるが、クラスの第一の特徴はそれに[[継承 (プログラミング)|継承]]が備えられていることであり、次に[[This (プログラミング)|This参照]]の機構と、[[継承 (プログラミング)|継承]]構造上の[[内包と外延|内包]]的な{{仮リンク|動的ディスパッチ|en|Dynamic dispatch}}である。その次になる{{仮リンク|情報隠蔽|en|information hiding}}と、定義と実装に分離しての[[抽象化 (計算機科学)|抽象化]]の機構は、OOP以前の{{仮リンク|モジュラルプログラミング|en|Modular programming}}からのものである。振る舞い抽象を担っている[[インタフェース (抽象型)|インターフェース]]の概念もそちらが先例であったが、データ抽象を担っている[[カプセル化]]（情報隠蔽とThis参照の融合）の採用はOOPが最初である。[[継承 (プログラミング)|継承]]構造上の内包的な動的ディスパッチによる[[派生型|サブタイピング]]（=[[ポリモーフィズム]]）はOOP発祥であるが、それを純粋化すると前述の[[インタフェース (抽象型)|インターフェース]]になる。OOP以前の[[構造化分析設計技法|構造化開発]]のモジュールには情報隠蔽はあるが、[[継承 (プログラミング)|継承]]はなく、[[カプセル化]]や[[ポリモーフィズム]]といった抽象化の諸機構も持たない。なお、{{仮リンク|振る舞いサブタイピング|en|Behavioral subtyping}}は[[多重ディスパッチ]]のOOPでは軽視されており、カプセル化は[[動的型付け]]のOOPではしばしば軽視されている。従ってクラスを特徴付けている要素とは即ち[[継承 (プログラミング)|継承]]であり{{疑問点|date=2021年10月}}、継承はプログラムの再利用性と保守性を高めるためのメカニズムと定義されている。

C++様式のクラスベースは[[オブジェクト (プログラミング)|オブジェクト]]を、[[型理論]]に沿った[[型システム|型]]（type）と[[型付け|型付け値]]{{疑問点|date=2021年10月|title=怪しい用語}}（term）に分離している。その型の一種であるユーザー定義型（user defined type）がクラスにされており、そのクラスで[[型付け]]された値が[[インスタンス]]になっている。ユーザー定義型とは[[構造体]]と同じものに似たデータ複合体であり{{疑問点|date=2021年10月}}、OOPでは[[手続き]]（のポインタ）も構造体そのメンバにされている。<!-- ユーザー定義型は[[オブジェクト型]]と呼ばれることもあるが、このオブジェクト型と後節の「[[オブジェクト (プログラミング)|オブジェクト]]」の意味上の繋がりはない。←怪しいし中途半端。今の状態ならない方がマシでしょう。-->[[クラス (コンピュータ)|クラス]]はインスタンスのひな型であり、[[インスタンス]]はクラスを実体化したものである。実体化＝インスタンス化とは対象クラスの全変数内容を決定し、{{疑問点範囲|[[ヒープ領域]]の基底アドレス（[[This (プログラミング)|This]]）を定めた上でそこにメモリ展開するという作業|date=2021年10月|title=これだと処理系による実装のような話であり、書くとしても 典型的な実装の形態 といった言い方にしないとまずい。言語のセマンティクスとしてはもっと抽象的なモデルもありうる。 ヒープとも限らないし。「メモリを確保」ならまだわかる。}}を指している。コンパイル時にその構成が確定型チェックされるユーザー定義型は[[静的型付け]]であり、実行時にもその構成を変更でき型チェックされるユーザー定義型は[[動的型付け]]である。なお、Smalltalk様式のクラスベースは[[型理論]]の[[依存型]]に似ている。依存型は型と値の境界がない型付けである。

[[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。