ソフトウェア基礎講座資料

1. オブジェクト指向
プログラミング入門
ソフトウェア基礎講座 第１０回
２０１１年４月１４日
服部健太

2. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 2
多重継承の例：不適切な導入例
 TEACHER と STUDENT の 2 つから継承したクラス
TEACHING_ASSISTANT
 実は（より特殊なケースである）反復継承
TEACHER STUDENT
TEACHING_
ASSISTANT
UNIVERSITY_
PERSON

3. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 3
例：飛行機は資産といえるか？
 クラス AIRPLANE
 passenger_count, altitude, position, speed, take_off, etc…
 クラス ASSET
 purchase_price, resale_value, depreciate, resell, etc…
class COMPANY_PLANE inherit
PLANE; ASSET
feature
… …社用機に特有の特性
end
AIRPLANE ASSET
COMPANY
_PLANE

4. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 4
例：数値と比較可能な値
 COMPARABLE のすべての子孫が NUMERIC の子孫ではない
 例： STRING クラスは，辞書順などで比較可能
 NUMERIC のすべての子孫が COMPARABLE の子孫ではない
 例：行列集合は全順序関係を持たない
COMPARABLE NUMERIC
INTEGER
REAL
DOUBLE

5. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 5
例：ウィンドウは木構造であると同
時に長方形でもある
 WINDOW クラスの特性
 階層構造のメンバーとしてのウィンドウ
 サブウィンドウ，親ウィンドウ，サブウィンドウの数，サブウィン
ドウの追加 , etc
 図形オブジェクトとしてのウィンドウ
 高さ，幅， x 座標，表示，隠蔽，変形
class WINDOW inherit
TREE[WINDOW]
RECTANGLE
feature
… …特定のウィンドウ特性
end

6. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 6
複合図形
class COMPOSITE_FIGURE inherit
FIGURE
LINKED_LIST[FIGURE]
feature
…
display is -- すべての構成要素を順番に表示する
do
from start until after
loop
item.display; forth
end
end
…
end

7. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 7
政略結婚（実装継承）
 顧客による方法（ STACK2 ）りもシンプルになる
class ARRAYED_STACK[G] inherit
STACK[G]
ARRAY[G]
… rename …サブ句がここに入る
feature
full: BOOLEAN is
do Result := (count = capacity) end
put(x: G) is
require not full
do
count := count + 1
array_put(x, count)
end
…
end
*
STACK
ARRAY
ARRAYED_
STACK

8. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 8
構造継承
 あるクラスに，そのクラスを表す基本の抽象
的概念以外にもいくつかの性質があることを
明記したい
 例：オブジェクトの構造を永久的なものにする
STORABLE
 例：数値であると同時に保存可能である
 例：比較可能であると同時にハッシュ可能である
 多重継承なしには無理

9. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 9
機能継承
 継承することで，ある機能を得ることができ
るようになる
 例：履歴機能をカプセル化したクラスを継承する
ことで，ツールのクラスに履歴機能を持たせるこ
とができる
 例：クラス X をテストする場合，テストに役立つ
メカニズムをカプセル化したクラス TEST と X の
両方から継承したクラス TEST_X を定義する
 顧客関係を使って実現することもできる

10. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 10
特性の改名
 多重継承によって，名前の衝突が生じうる
 クラス内では１つの名前は１つのことを意味しなければならな
い
 継承先で改名する
class SANTA_BARBARA inherit
LONDON rename foo as fog end
NEW_YORK rename foo as zoo end
feature
…
end
LONDON NEW_YORK
SANTA_
BARBARA
foo
foo→fog foo→zoo
foo

11. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 11
改名と再宣言
 再宣言では特性は変わるが，名前は変わらない
 別の実際の特性を同じ特性名で参照できる
 意味的なメカニズム
 改名では名前は変わるが，特性は変わらない
 同じ特性をクラスによって別の名前で参照できる
 構文的なメカニズム
 両方使うことも可能
class SANTA_BARBARA inherit
LONDON
rename foo as fog
redefine fog end
…

12. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 12
構造をフラットにする
 継承を多用すると，継承構造が込み入って見にくく
なる
 フラット形式（開発環境のツールによって生成され
る）
 inherit 句は全体が削除される
 そのクラスの特性の宣言と再宣言はすべてそのまま
 継承された特性すべてに対して，親からコピーして宣言が
追加される
 それぞれの継承された特性には， from ANCESTOR とい
う形式のコメント行が追加される
 継承されたルーチンの完全な事前条件と事後条件が再構築
される
 すべての親の不変表明を and することで完全な不変表明が
再構築される

13. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 13
反復継承
 祖先を共有する
 クラス B とクラス C から多重継承するクラス D
があり，この２つの親はどちらもクラス A の後継
者
D
B C
A A
D
(2) 直接的
(1) 間接的

14. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 14
共有と複製
 共有
 反復祖先から継承されてきた特性は同一の特性
 複製
 反復祖先から継承されてきた特性は別個の特性
 C++ では共有か複製かを決めるのはクラス単
位
反復子孫では，同じ名前で継承された反復継承特性は同一特性を表す．異な
る名前で継承された特性は，共通する祖先のオリジナルから複製された別個
の特性を表している
反復継承規則

15. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 15
例：大陸間移動ドライバ
class FRENCH_US_DRIVER inherit
FRENCH_DRIVER
rename
address as french_address,
violation_count as french_violation_count,
pay_fee as pay_french_fee
end
US_DRIVER
rename
address as us_address,
violation_count as us_violation_count,
pay_fee as pay_us_fee
end
feature
…

16. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 16
例：大陸間移動ドライバ
FRENCH_US
_DRIVER
FRENCH_
DRIVER
US_
DRIVER
DRIVER
age
address
violation_count
pass_birthday
pay_fee
pay_fee→pay_french_fee
violation_count
→french_violation_count
address→french_address
pay_fee→pay_us_fee
violation_count
→us_violation_count
address→us_address
(DRIVER)
(FRENCH_US_DRIVER)
age
address
violation_count
age
french_address
french_violation_count
us_address
us_violation_count

17. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 17
改名規則
クラス特性のファイナルネームには次のケースがある
● 直接特性（クラス内で宣言される特性）の場合，宣言された名前がファ
イナル
ネームである
● 継承された特性が改名されない場合，親クラスにおけるその特性のファ
イル
ネームに等しい（再帰的に）
● 特性が改名された場合，改名によってついた名前がファイナルネームで
ある
定義：ファイナルネーム
同じクラス内で異なる２つの有効特性が同一のファイナルネームを持っては
ならない
シングルネーム規則

18. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 18
再定義の衝突
 継承経路のどこかで反復継承さ
れた特性が再定義されたとする
 D では利用できる f のバリエー
ションが 2 つ存在する
 B から継承した再定義版
 C からのバージョン
 D においてどちらを利用する
か？ D
B C
A
f++
f

19. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 19
共有での衝突：未定義化と結合
 未定義化
 undefine 句を使う
class D inherit
B
C
undefine f end
feature
…
 結合
 ２つの別の特性を統合す
る
class D inherit
B
C
rename g as f
undefine f end
feature
…
 両方を redefine してもよ
い
D
B Cf g

20. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 20
複製における衝突：選択
 D は A の特性 f から２つの別々の特性を得る
 名前の衝突はないが，動的束縛で問題が生じる
 型 A の多相的エンティティ a1 が，実行時に D のインスタ
ンスにアタッチされたとき，呼び出し a1.f では何が実行さ
れるか？
 select 句を使う
class D inherit
B
C
select f end
feature
…
D
B C
A
f→bf++
f

21. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 21
select 句の使い方
 rename, undefine, redefine といった句の後に置く
 そのクラスの真の子孫ではそれを繰り返す必要はな
い
 すべてを選択する場合， select all が使える
SOME_PARENT
select all end
あるクラスが，反復祖先の特性の，別個の有効バージョンを複数継承してい
て，しかもどれも再定義しない場合， select 句でその中の１つを必ず選ばな
ければならない
選択（ selection ）の規則

22. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 22
進んだ例：ウィンドウのバリエー
ション
 境界線とメニューの両方を持ったウィンドウ
WINDOW
WINDOW_
WITH_BORDER
WINDOW_WITH_
BORDER_AND_MENU
WINDOW_
WITH_MENU
display

23. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 23
例：オリジナルクラス WINDOW
class WINDOW inherit
…
display is
-- ウィンドウを表示する
do
…
end
… …他の特性
end

24. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 24
例：境界線付きウィンドウ
class WINDOW_WITH_BORDER inherit
WINDOW
redefine display
end
feature -- 出力する
display is
-- ウィンドウと境界線を表示する
do
Precursor
draw_border
end
feature {NONE} -- 実装する
draw_border is do … end
…

25. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 25
例：メニュー付きウィンドウ
class WINDOW_WITH_MENU inherit
WINDOW
redefine display
end
feature -- 出力する
display is
-- ウィンドウとメニューを表示する
do
Precursor
draw_menu
end
feature {NONE} -- 実装する
draw_menu is do … end
…

26. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 26
うまくいかない例
class WINDOW_WITH_BORDER_AND_MENU inherit
WINDOW_WITH_BORDER
redefine display end
WINDOW_WITH_MENU
redefine display end
feature
display is
-- ウィンドウと境界線を表示する
do
Precursor {WINDOW_WITH_BORDER}
Precursor {WINDOW_WITH_MENU}
end
…
end

27. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 27
正しいバージョン
class WINDOW_WITH_BORDER_AND_MENU inherit
WINDOW_WITH_BORDER
redefine display
export {NONE} draw_border end
WINDOW_WITH_MENU
redefine display
export {NONE} draw_menu end
feature
display is
-- ウィンドウと境界線を表示する
do
Precursor {WINDOW}
draw_border; draw_menu
end
…

28. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 28
反復継承と総称性
 特性が仮総称パラメータを含む場合
class A[G] feature
f: G; …
end
class B inherit
A[INTEGER]
A[REAL]
end
 クラス B で f は共有だがどちらの型か？
反復継承規則によって共有される特性の型，もしくはその特性がルーチンの
場合には，引数の型すべては，反復継承元であるクラスの総称パラメータで
あってはならない．
反復継承での総称性規則

29. 2011/4/14
オブジェクト指向プログラミング入門
10 29
名前の規則
 再定義に Precursor(…) を使う場合，ケース N3 だけがあいまい
さを引き起こす
 その場合， Precursor{PARENT}(…) と書くことであいまいさを
なくす必要がある
多重継承によって得られたクラスでは，異なる親から継承された２つの特性
が同じファイナルネームを持つとき，名前の衝突が起こる．
次のケースのいずれかの場合以外は，名前の衝突を起こしたクラスは違法と
なる
N1 ● ２つの特性は共通の祖先から継承していて，その祖先のバージョン
から
の継承経路において，どちらも再宣言されていない．
N2 ● ２つの特性は互換性のあるシグネチャを持っており，そのうちの１
つは少
なくとも暫定形で継承されている
N3 ● ２つの特性は互換性のあるシグネチャを持っており，どちらもその
クラスで
再定義される
名前の衝突：定義と規則