第二回 ソフトウエアの再利用 オブジェクト指向プログラミング（１） どうしてＯＯＰは登場したか。 ＯＯＰの仕組み オブジェクト指向プログラミング １．オブジェクト指向プログラムミングはどうして登 場したか。 ２．ＯＯＰが持つ構造化言語にない３つの仕組み ３．三大要素ークラスに備わる３つの仕組み オブジェクト指向プログラミング 黎明期には機械語でプログラムを書いていた。 機械語を使いこなせる、ごく限られたスーパープロ グラマだけがコンピュータに操れる時代でした。 プログラミング言語の最初の一歩はアセンブラ言語 非効率なプログラミングを改善するためにアセンブ ラ言語が登場しました。無機質な機械語を人間にわ かりやすい記号に置き換えて表現します。 オブジェクト指向プログラミング 高級言語の発明でﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑはより人間に近づいた ・より人間に親しみやすい表現形式でプログラムを 書くために高級言語が発明されました。 FORTRAN（1957年）,COBOL（1960年）など ・高級言語の登場により、プログラミング作業の生 産性や品質は大きく向上した。 ・それ以上にｺﾝﾋﾟｭｰﾀの普及・発展の方が爆発的 に進んだ。プログラムに対するニーズも収まらなか った。 オブジェクト指向プログラミング わかりやすさを重視する構造化プログラミング ・オランダ人の学者、ダイクストラ氏によって提唱されまし た。 ・基本的な考え方は「正しく動作するﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑを作成する にためには、わかりやすい構造にすることが重要である。 ・具体的な方法として、ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑをわかりづらくしている元 凶であるＧＯＴＯ文を廃止して、ロジックを順次進行、条件 分岐、繰り返しの３つの構造だけで表現することを提唱し ました。（基本三構造） オブジェクト指向プログラミング (a)順次進行 処理A 処理B 処理C ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑに書かれた命令を上か ら次々に実行させることです。 オブジェクト指向プログラミング (ｂ)条件分岐 YES 条件 NO 処理A 処理B 条件分岐は何らか の判定を行い、その 結果によって次の命 令を決めることを指 します。 Ｉｆ文やcase文に値す る。 オブジェクト指向プログラミング （ｃ）繰り返し 一定回数またはある条 件に達するまで特定の 命令群を繰り返し実行 することです。 処理A 条件 YES NO Ｆｏｒ文やｗｈｉｌｅ文に値す る。 オブジェクト指向プログラミング ・ＧＯＴＯ文の廃止を主張したことから、別名ＧＯＴＯ レスプログラミングとも呼ばれます。 ・プログラムを保守に強くするために工夫されたの が「サブルーチン」の独立性を高めることです。 独立性を高める方法は、呼び出し側（メインサブ ルーチン）とサブルーチンで共有する情報を少な くすることです。 ・グローバル変数をいかに減らせるかが全体の保 守性を向上させるために重要しされた。 オブジェクト指向プログラミング グローバル変数による情報の受け渡し サブルーチンＡ ｺｰﾙ 値の設定、参照 グローバル変数 サブルーチンＢ ｺｰﾙ サブルーチンＣ どのサブルーチンがグローバル変数をどうい うタイミングで変更したり参照したりしている のかがわかりずらい。 グローバル変数は、プログラムのどこからで もアクセスできる可能性があるため、グロー バル変数を変更する場合は、すべてのロジッ クを確認する必要が出てきたしまう。 オブジェクト指向プログラミング ローカル変数、引数の値渡し（CALL ｂｙ Value） ・ローカル変数 サブルーチンの中だけで使われる変数。 この変数は、サブルーチンに入ったときにつくら れて、サブルーチンを抜けるときには消える性質 を持ちます。 オブジェクト指向プログラミング 値渡し サブルーチンに引数として渡す情報を、呼び出し 側が参照している変数を直接使わずに、値をコ ピーして渡す仕組みです。 この仕組みを使うと、呼び出されたｻﾌﾞﾙｰﾁﾝ側で 渡された引数の値を変更しても、呼び出す側が 参照している変数に影響を与えることがなくなり ます。 オブジェクト指向プログラミング ローカル変数 値渡し ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝＡ ｺｰﾙ ローカル変数はｻﾌﾞﾙｰﾁﾝ に入ったときに作られ、抜 けるときに消える （コピーされる） 引数 ローカル変数 ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝＢ ｺｰﾙ 引数 ローカル変数 ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝＣ 値渡し （コピーされる） オブジェクト指向プログラミング 進化の方向は保守性と再利用性重視 機械語 ｱｾﾝﾌﾞﾘ言語 高級言語 ｺﾝﾋﾟｭｰﾀが直接解釈する機械語を ２進数／１６進数で記述する。 機械語を記号で記述する。 複数の機械語をまとめた「高級な」文 法で記述する。 構造化言語 基本三構造（GOTOレス）の提供サ ブルーチンの独立性の強化 オブジェクト指向プログラミング プログラミング言語の進化 高級言語までの進化 ＜生産性向上＞ 命令を簡単に表現するた めに進化 ＜保守性向上＞ プログラムをわかりやすく するための新化 ＜品質向上＞ 制約をつけて複雑さを避 けるための進化 ＜再利用促進＞ 重複ロジックを排除して、 部品化と再利用を促進す るための進化 構造化言語における進化 命令の「高級化」によ る表現力の表現力の 向上 基本三構造 GOTOﾚｽﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ サブルーチン ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝの 独立性強化 オブジェクト指向プログラミング 構造化プログラミングで解決できたことと 残された課題 解決できたこと GOTO文の乱用によるス パゲッティコードの回避 共通ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝによる 再利用 残された課題 グローバル変数 貧弱な再利用 オブジェクト指向プログラミング ＯＯＰが持つ構造化言語にはない３つの仕組み それは、 「クラス」「ポリモーフィズム」「継承」の３つ ＯＯＰの三大要素 オブジェクト指向プログラミング 三大要素１－クラスに備わる３つの仕組み クラスは「まとめて、隠して、たくさん作る」仕組み １）ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝと変数を「まとめる」 ２）ｸﾗｽの内部だけで使う変数やｻﾌﾞﾙｰﾁﾝを 「隠す」 ３）１つのｸﾗｽからｲﾝｽﾀﾝｽを「たくさん作る」 オブジェクト指向プログラミング ｸﾗｽの効能１－まとめる クラスＡ ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ変数Ｗ ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ変数Ｘ サブルーチンＡ サブルーチンＢ サブルーチンＣ サブルーチンＤ まとめる クラスＢ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数Ｗ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数Ｘ メソッドＡ メソッドＣ メソッドＢ メソッドＤ オブジェクト指向プログラミング ＜クラスの効能１：まとめ＞ 結びつきの強い（複数の）サブルーチンと（複数 の）グローバル変数を１つのクラスに「まとめる」 ことができる。 これにより次のメリットが得られる。 ・部品の数が減る ・メソッド（ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝ）の名前つけが楽になる。 ・メソッド（ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝ）が探しやすくなる。 オブジェクト指向プログラミング クラスの効能２－隠す クラスＡ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数Ｗ クラスＢ クラスＣ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数Ｘ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数Ｚ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数Ｙ メソッドＡ メソッドＤ メソッドＧ メソッドＢ メソッドＥ メソッドＨ メソッドＣ メソッドＦ 修正の影響範囲を小さくするため、クラスの外部から使われない変数やメソッドを「隠す」 ことができる。 オブジェクト指向プログラミング ＜クラスの効能２：隠す＞ クラスに定義した変数とメソッド（ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝ）を、他 のクラスから「隠す」ことができる。 これにより、プログラムの保守性悪化の元凶とな るグローバル変数を使わずにプログラムを書くこ とが可能となる。 オブジェクト指向プログラミング クラスの効能３－たくさん作る クラスＡ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数 １つのクラスから 複数のｲﾝｽﾀﾝｽを 作ることができる ｲﾝｽﾀﾝｽ ｆｉｌｅＮｏ=1 Open() Read() Close() fileNo Open()メソッド Read()メソッド ｲﾝｽﾀﾝｽ ｆｉｌｅＮｏ=２ Close()メソッド ｲﾝｽﾀﾝｽ ｆｉｌｅＮｏ=３ Open() Read() Close() Open() Read() Close() クラスを利用する側では、ｲﾝｽﾀﾝｽを指定してメソッドを呼び出す。 これにより、どのｲﾝｽﾀﾝｽ変数を処理対象とするかを特定できる。 オブジェクト指向プログラミング ＯＯＰの場合、メソッドの呼び出し方 ｲﾝｽﾀﾝｽを格納する変数名．メソッド名（引数） ドット オブジェクト指向プログラミング ＜クラスの効能３：たくさん作る＞ いったんクラスとして定義すると、実行時にそこ からいくつでもインスタンスを作ることができる。 これにより、ファイル、文字列、顧客情報など、同 様の情報を複数同時に扱う処理であっても、そ のクラス内部のロジックをシンプルにできる。 オブジェクト指向プログラミング インスタンス変数は「仲間内だけのｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ変 数」 ＜インスタンス変数の性質＞ １）別のクラスのメソッドからアクセスできないように隠す ことができる。 ２）いったんインスタンスが作られた後は、必要なくなる までメモリ上に残される。 オブジェクト指向プログラミング ﾛｰｶﾙ変数 複数ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝか らのｱｸｾｽ ｱｸｾｽ可能範囲 の限定 存在期間の長さ 変数領域の複製 ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ変 数 × （できない） ｲﾝｽﾀﾝｽ変数 ○ （できる） ○ （できる） ○ × ○ （１つのｻﾌﾞﾙｰﾁﾝからしかｱ ｸｾｽできない） （ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑのどこからでも ｱｸｾｽできる） （同じｸﾗｽ内のメソッドから のみｱｸｾｽ可能と指定でき る × ○ ○ （ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝ呼び出し時に作 られ、抜けるときに破棄され る一時的な （ｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝの開始から 終了まで） × × （１時点では１つしか作れな いｑ １変数につけ （ｲﾝｽﾀﾝｽが作られてから 必要なくなるまで） ○ オブジェクト指向プログラミング 従来のプログラム構造 ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ変数ａ ｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ変数ｂ ﾛｰｶﾙ変数 ﾛｰｶﾙ変数 ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝｗ ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝｙ ﾛｰｶﾙ変数 ﾛｰｶﾙ変数 ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝｘ ｻﾌﾞﾙｰﾁﾝｚ オブジェクト指向プログラミング オブジェクト指向のプログラム構造 クラスＡ クラスＢ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数ａ ｲﾝｽﾀﾝｽ変数ｂ ﾛｰｶﾙ変数 ﾛｰｶﾙ変数 メソッドｗ メソッドｙ ﾛｰｶﾙ変数 ﾛｰｶﾙ変数 メソッドｘ メソッドｚ
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