オブジェクト指向

具体例もなく言葉が登場しても分かりづらいでしょうか、以下の 5つの言葉とその意味を覚えてしまってください。

• クラス
• インスタンス
• インスタンスフィールド
• インスタンスメソッド
• コンストラクタ

それぞれの言葉について、以下に解説していきます。

これまで製作してきたプログラムでも実はクラスを作ってきました…ただオブジェクト指向ではなかったけどね。さて、クラスをひとつ作成するための予約語はclassです。製作中のプロジェクトのソースコードを見て、予約語classの数を数えれば、そのプロジェクトで何個のクラスを宣言したかが分かります。

クラスの名称は型の名称になり、クラスの中身はインスタンスの基盤になります。戸建住宅に例えれば、住宅の設計図にあたるものがクラスになります。

クラスを基盤にして作られた実体のことをインスタンスと言います。住宅に例えれば、設計図に従って設計された住宅そのものがインスタンスになります。1つの設計図から同じ間取りの住宅を何棟も建設できるように、1つのクラスから複数のインスタンスを作成することが可能です。

クラスを基盤にしてインスタンスを作成するための予約語はnewです。プログラムの流れを追いながら予約語newを見ていくことで、どのタイミングで何個のインスタンスが生成されたか把握することができます。

インスタンスは、後述するインスタンスフィールドとインスタンスメソッドをそれぞれ 0個以上持っています。

インスタンスフィールドとは、インスタンスが持っているフィールド…変数のことです。

文法的には、staticがついていないフィールドということになります。

インスタンスメソッドとは、インスタンスが持っているメソッドのことです。

文法的には、staticがついていないメソッドということになります。

コンストラクタは、予約語によって、クラスからインスタンスが作成される際に、必ず呼び出される場所のことです。メソッドのような形をしていて、その中に処理を記述することができます。主に、インスタンスの初期化処理を記述します。

基本型変数は、名前のついた箱が用意されているイメージでした。例えば、以下は基本型のローカル変数を作成した例。

		int a = 1;
		double b;

このイメージは以下のような感じです。

基本型変数は「名前のついた箱であり、その箱の中に値を入れることができる」ことが重要な点です。

Point型の参照型変数を初めて作成してみます。以下は参照型のローカル変数を作成した例。ローカル変数で、かつ初期値を決めていないので値は未定義状態となっています。

		Point p;

このイメージは以下のような感じです。

参照型変数は「箱ではない」ことに注目してください。その意味では基本型とはまったくの別物です。少し後で解説しますが、「参照する」という言葉のとおり、名前と矢印の組み合わせで表現されます。

Point型のインスタンスを初めて作成してみます。予約語newを使用していることに注目してください。

		new Point();

このイメージは以下のような感じです。

Point型はインスタンスフィールド x, yを持つため、この図のようになります。また、インスタンス自体には名前がない…つまり名無しであることにも注意してください。

先の項でインスタンスに名前が無いと書きました。ところが、名無しのままでは、事実上、利用することができません。そこで、参照型変数とインスタンスを組み合わせることにします。それが以下。

		Point p = new Point();

このイメージは以下のような感じです。

インスタンスが参照型変数に紐づけられることによって、実質的に、名前が与えられたことが分かるかと思います。

参照型変数とインスタンスを使用したソースコードは以下の通り。

H101/H101.java(14行目に黄線が生じますが問題ありません)

import java.awt.Point;

/**
 * 参照型変数とインスタンスを使用します。
 */
public class H101 {
	
	/**
	 * メインメソッド。
	 * @param args 引数
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// インスタンスを生成し、参照型変数に紐づける
		Point p = new Point();
	}
}

このプログラムは実行しても何も起こりません。

mainメソッドの中で、1個の参照型のローカル変数が宣言され、また 1個の Point型のインスタンスが生成され、そのインスタンスが参照型のローカル変数に紐づけられたという動きを理解できるでしょうか。

1行目に import文を記述することを忘れないようにしてください。また、このimportは「control + O」によって自動的に補完することもできます。なお、import文については、もう少し先の章にて詳細を解説していきます。

参照型変数やインスタンスをどのように用いていくかは、この後で解説していきます。

基本型変数の代入「=」と参照型変数の代入は、根底では同じことなのですが、実質的にはまったく異なったような振る舞いをします。後で混乱するもとになるので、ここで改めてしっかりと書いておきます。

• 基本型変数への代入「=」は、代入演算子の右側の演算結果をその基本型変数の箱の中に入れることを意味します。
• 参照型変数への代入「=」は、代入演算子の右側のインスタンスをその参照型変数に紐づけることを意味します。

以下の例にして、改めてその違いを図にしてみますね。

		int a = 1;
		Point p = new Point();

参照型は、紐付ける…言い換えれば「参照する」ということに注目してください。

Javaのクラス・インスタンスと、C言語の構造体・構造体の型とはある程度似通っています。

ほとんど同じと似ているところは以下の通り。

• Javaのクラスは、C言語の構造体の型宣言(typedef struct)と同じ。
• Javaのインスタンスは、C言語の型宣言された構造体を宣言するのと同じ。
• Javaのインスタンスフィールドは、C言語の構造体のメンバと同じ。

決定的に異なる点は 2つ。

• Javaのインスタンスメソッドに該当するものは、C言語には無い(そして、インスタンスメソッドこそがオブジェクト指向の真髄)。
• Javaのインスタンスには名前が無い。C言語の構造体には基本的には名前がある。

C言語には、基本型と構造体について 4つの組み合わせがあります。

このうち、Javaでは、「基本型の変数」と「構造体のポインタ(=参照型)」の 2つしか使用できません。C言語における「構造体のポインタ」は、Javaでの参照型と同じような感じです。言い換えれば、Java言語では、参照型変数にはポインタを表す接頭辞「*」が省略されているとも言えます。つまり、Java言語では、参照型は常にポインタなので、「*」を記述する必要がないのです。そして、構造体自体(Javaで言うところのインスタンス)を作るためには、Javaでは予約語newを使用します。

また、C言語では、以下のようにポインタに直接番地を指定することが可能でした。動作するマシンのハードウェアの仕様を理解した上でないとプログラムが暴走する可能性があるとは言え、指定すること自体は可能でした。

	int *p;
	p = 2000; /* ポインタ pは 2000番地を参照する */

しかし、Javaでは、参照型に対して直接番地を指定することはできません。