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_/_/_/_/_/_/_/ ソフトウェア業界　新航海術 _/_/_/_/_/_/_/_/_/
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第200号 2008/2/25　『継承の仕組み』
▼ まえがき
▼ [オブジェクト指向再入門]　(1)OOPは従来技術からの飛躍ではない
▼ [オブジェクト指向再入門]　(2)ヒープ領域の獲得・解放での違い
▼ [オブジェクト指向再入門]　(3)継承を実現するための仕組み
▼ [オブジェクト指向再入門]　(4)サブクラスのインスタンス化
▼ [オブジェクト指向再入門]　(5)自分のメソッドの実行
▼ [オブジェクト指向再入門]　(6)継承されたメソッドの実行
▼ 次回以降の予告
▼ メルマガ紹介


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まえがき
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蒲生嘉達（がもうよしさと）です。

2月12日に「ソフト会社の心臓」販売開始しました。
詳細は下記のページを参照してください。
http://www.kei-it.com/y_gamou/heart/


今回も引き続き、オブジェクト指向プログラミングについて解説します。
「オブジェクト指向でなぜつくるのか」(平澤章著、日経BP社発行）を
参考にしています。

「オブジェクト指向プログラミング」は本文では「OOP」と略します。
英語の'Object Oriented Programming'の略です。



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[オブジェクト指向再入門]　(1)OOPは従来技術からの飛躍ではない
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私は「オブジェクト指向でなぜつくるのか」での平澤章氏の下記の
主張に賛成します。

(1)下流工程のオブジェクト指向(OOP)、上流工程のオブジェクト指向
　(モデリング)、全体をカバーするオブジェクト指向(UML、開発
　プロセス)は、個別に見るとそれぞれ随分違うものである。

(2)OOPは決して従来技術からの飛躍ではなく、連綿と続いてきた
　プログラム言語の進化の延長線上にある。

(3)OOPは純粋なプログラミングの仕組みとして捉えるべきである。


第199号では、クラスが静的領域にロードされ、インスタンスが
ヒープ領域に生成される様子を見ました。

図1から図5まで( http://www.kei-it.com/sailing/2008/199.htm )を
見ると、上記(2)「OOPは決して従来技術からの飛躍ではない」が
実感できます。

例えば「図5：2つのインスタンス」
http://www.kei-it.com/sailing/2008/199.htm#5　は、Cで書かれた
プログラムが実行されているときのメモリの状態とそっくりです。



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[オブジェクト指向再入門]　(2)ヒープ領域の獲得・解放での違い
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但し、次の2点で大きな違いがあります。

一つは、Cではヒープ領域の獲得・解放をプログラム側で制御する
のに対し、OOPでは実行環境が制御するという点です。

具体的に言うと、Cでは malloc と free が必要なのに対し、
Javaでは new だけで済むということです。

　関連記事：第198号「インスタンスはヒープ領域に作られる」
　http://kei-it.tea-nifty.com/sailing/2008/01/post_6f91.html



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[オブジェクト指向再入門]　(3)継承を実現するための仕組み
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二つ目の違いはメソッドテーブルです。

「図3：姓の設定」 http://www.kei-it.com/sailing/2008/199.htm#3
で描かれているとおり、OOPではメソッドテーブル経由でメソッド
コードが呼び出されます。

一方、Cではプログラマが自前で関数ポインタテーブル経由で呼ぶような
制御ルーチンを作らない限り、直接関数コードが呼び出されます。


このように言うと、Javaプログラマは「自分はメソッドテーブル経由
ではなく、直接メソッドを呼んでいる」と言うでしょう。

メソッドテーブルはプログラマからは見えないからです。

では、なぜメソッドテーブルが存在するのでしょうか？

それは、継承とポリモーフィズムを実現するための仕組みだからです。

（他にも継承やポリモーフィズムの実現方法はあるようですが、ここでは
「オブジェクト指向でなぜつくるのか」にならってメソッドテーブルで
説明しています。）



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[オブジェクト指向再入門]　(4)サブクラスのインスタンス化
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「図6：継承」http://www.kei-it.com/sailing/2008/200-6.htm　を
参照してください。

人クラスを継承している歌手クラスを想定して書かれています。
この継承は、Javaでなら次のような表記になります。

　class 歌手 extends 人{
}


「図6：継承」は、歌手インスタンス倖田來未が生成されたときの
メモリの状態です。
Javaでなら「歌手 倖田來未　= new 歌手();」が実行されたときの
メモリの状態です。

「図6：継承」では次のことが表現されています。


(A)コードのロード

歌手クラスのコード（デビュー曲設定メソッド、所属設定メソッドの
コード）は静的領域にロードされます。


(B)メソッドテーブル

歌手クラスのメソッドテーブルが静的領域に作られます。
そして、そのメソッドテーブルには次の二つが含まれます。
・人クラスのメソッドへのポインタ
・歌手クラスのメソッドへのポインタ

サブクラスのメソッドテーブルにはスーパークラスのメソッドへの
ポインタも含まれているということが重要です。


(C)インスタンス

歌手クラスから生成された歌手インスタンス倖田來未には、
人クラスのメンバ変数が継承されています。

つまり、歌手インスタンスには人インスタンスのメンバ変数
（姓、名、誕生日、性）が含まれています。



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[オブジェクト指向再入門]　(5)自分のメソッドの実行
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「図7：デビュー曲設定」http://www.kei-it.com/sailing/2008/200-7.htm
は、インスタンス倖田來未のデビュー曲変数に"TAKE BACK"を設定する
処理が実行される様子を表しています。

Javaでなら「倖田來未.デビュー曲設定("TAKE BACK");」が実行される
仕組みです。


(A)OSはインスタンス倖田來未に関連付けられているメソッドテーブルを
　参照する。
(B)そのメソッドテーブルの中でデビュー曲設定メソッドへのポインタを
　探す。
(C)見つかったら、そのデビュー曲設定メソッドを実行する。
(D)デビュー曲設定メソッドは、インスタンス倖田來未のデビュー曲
　変数に"TAKE BACK"を設定する。



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[オブジェクト指向再入門]　(6)継承されたメソッドの実行
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次に継承されたメソッドが実行される仕組みを見てみましょう。

「図8：継承されたメソッドの使用」
http://www.kei-it.com/sailing/2008/200-8.htm　は、インスタンス
倖田來未の姓変数に"倖田"を設定する処理が実行される様子を表
しています。

Javaでなら「倖田來未.姓設定("倖田");」が実行される仕組みです。


(A)OSはインスタンス倖田來未に関連付けられているメソッドテーブルを
　参照する。
(B)そのメソッドテーブルの中で姓設定メソッドへのポインタを探す。
　→人クラスから継承された姓設定メソッドへのポインタを見つける。

(C)見つかった姓設定メソッドを実行する。
(D)姓設定メソッドは、インスタンス倖田來未の姓変数に"倖田"を
　設定する。


メソッドテーブルは、コードの重複を排除する役割を果たしている
ことが分かります。



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次回以降の予告
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次回以降で、ポリモーフィズム、クラスライブラリ、フレームワーク
へと話を進めていきます。


次回発行予定は、3月初旬です。

乞うご期待！！



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私は中小ソフトウェア会社の経営者なので、(特に日本の)ソフト
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そして、私はものごとを見るときに次のことを心がけています。

・あるものをあるがままに見る。
　色眼鏡（例えば権威者の意見）でものを見ない。

・くっきりはっきり見る。
　複雑な現実も、ある観点から見ると、あるいはある角度から光を
　あてると、くっきりはっきり見えてくる。

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