射手座造船所

連載

C#入門

第3回 クラスとオブジェクト

(株)ピーデー
川俣 晶
2001/04/21


クラスとインスタンス

 オブジェクト指向の概念のあるプログラム言語を使ってきた方々なら、この説明は不用だろう。読み飛ばしてしまっても構わないが、多少、C#でのオブジェクト指向の構文にも触れるので、斜め読みしていただくとベストである。

 さて、オブジェクト指向のなかでも、クラシックなオブジェクト指向と呼ばれるものは、文字どおりクラス(class)とオブジェクト(object)が存在するものである。C#もこの範疇に入る。クラスとは設計図として機能する定義であり、オブジェクトとは設計図に従って製造される製品と考えると分かりやすい。製造された製品はインスタンス(instance)と呼ばれる。例えば、時計の機能を持ったクラスがあり、それにwatchという名前が付いているとしよう。すると、実際に製造された時計は、クラスwatchのインスタンスと呼ばれる。奇異な用語に聞こえると思うが、意味は難しくないので、丸暗記してしまおう。

クラスとインスタンス
クラスは設計図であり、その設計図を基にして実際に生成された製品がインスタンスである。

 クラスとインスタンスの関係を見るために簡単なサンプル・ソースを見てみよう。以下は、名前(name)と年齢(age)の情報を含むPersonという極めてシンプルなクラスを作ってみた例である。

   1: class Person
   2: {
   3:   public string name;
   4:   public int age;
   5: }
シンプルなPersonクラスの例

 クラスを定義するには、classというキーワードに続き、クラスの名前を記述する。そして、その後の中括弧{}の内部がクラスの内容となる。stringは文字列型を示すデータ型、intは整数型を示すデータ型のキーワードである。それに続けて変数名を記述すると変数を宣言することができる。手前に付いているpublicは後で説明するが、ここではお約束だと思ってほしい。さて、クラスのなかでこのように変数宣言を行っても、実際の変数は作成されない。なぜならクラスとは設計図なので、これは「変数を作りなさい」という指示を書き込んだと見なされるからである。この変数が本当に作成されるのは、クラスのインスタンスが作られたときである。逆に言えば、ここではnameやageという変数は1個しか宣言していないが。インスタンスは何個でも作ることができるので、変数nameやageは、実際には何個も作られる場合もある。

 ここで疑問を持った人もいるだろう。インスタンスを作るというが、具体的にどう作ればよいのだろうか。メソッドのなかで、以下のように記述することはできる。

   1: void test()
   2: {
   3:   Person taro;
   4:   Console.WriteLine(taro.name);
   5: }
Personクラスのインスタンスを作成する(エラーになる例)

 これはtest( )というメソッドのなかで、上で宣言したPersonというクラスを利用した例である。だが、このプログラムはまったく機能しない。コンパイルする段階で、「未割り当ての変数taroにアクセスされました」というエラー・メッセージを食らうことになる。Visual BASICやJavaの経験があればピンと来るかもしれないが、“Person taro;”と書いて実際に行われるのは、Personクラスのインスタンスを参照する入れ物としての変数が用意されるだけで、Personクラスのインスタンスが実際に作られるわけではない。インスタンスを作るには、newキーワードを書き込む必要がある。

   1: void test()
   2: {
   3:   Person taro;
   4:   taro = new Person();
   5:   Console.WriteLine(taro.name);
   6: }
newキーワードを使用してPersonクラスのインスタンスを作成する

 3行目の段階では、変数は準備されるが、中身は空っぽである。4行目の段階で、クラスPersonのインスタンスがnewキーワードにより生成される。生成されたインスタンスは、そのままでは、ただ存在するだけでアクセスすることができない。そこで、空っぽであった変数taroに、インスタンスへの参照を代入(=)する。すると、変数taroを経由して、生成したインスタンスにアクセスすることが可能になる。5行目のConsole.WriteLineというメソッドの引数として指定している“taro.name”は、変数taroを通して、nameというクラス内の変数(メンバ変数)を参照するという意味の記述である。

クラスとインスタンス、インスタンスを格納する変数の関係
宣言されたPersonクラスからインスタンスを生成し、その結果を変数taroに代入する。

 もし、4行目がなければ、変数taroは空っぽであり、インスタンスも生成されていないので、エラーとなり実行は不可能である。

 ちなみに、このサンプルソースはそのままでは実行できない。なぜなら、変数nameに文字列を入れるコードが存在しないので、変数nameが空っぽのまま出力しようとしてエラーが起こる。これは以下のように変数に何か代入しておけば回避できる。

   1: static public void test()
   2: {
   3:   Person taro;
   4:   taro = new Person();
   5:   taro.name = "太郎";
   6:   taro.age = 20;
   7:   Console.WriteLine(taro.name);
   8: }
Personクラスのインスタンスであるtaroの変数nameに値を代入する

 繰り返し説明することになるが、5行目と6行目の代入は、3行目と4行目の間に移動させると機能しない。この時点で、入れ物としての変数taroは存在するが、インスタンスはまだ作られていないためだ。

 さて、変数nameや変数ageは1個しか定義していないのに、複数作られる可能性があると書いた。具体的に、どんな状況で複数作られるのだろうか。具体的な一例を以下に示す。

   1: static void test()
   2: {
   3:   Person taro;
   4:   Person hanako;
   5:   taro = new Person();
   6:   taro.name = "太郎";
   7:   taro.age = 20;
   8:   hanako = new Person();
   9:   hanako.name = "花子";
  10:   hanako.age = 17;
  11:   Console.WriteLine(taro.name);
  12:   Console.WriteLine(hanako.name);
  13: }
newを2回使用して、Personクラスの2つのインスタンスを作成する

 この例では、newが2回出現することから分かるとおり、2個のインスタンスを作っている。それぞれ、taroという変数とhanakoという変数に参照情報を格納しているが、taroとhanakoではまったく別個のインスタンスを参照しているので、同じ変数nameに値を代入しても、それぞれ別個のものとして扱われる。そのため、hanako.nameに代入したからといって、taro.nameの値が書き替わるわけではない。これを実行すると以下のような結果になる。

2つのインスタンスを生成するサンプル・プログラムの実行結果
taroとhanakoにそれぞれ独立したインスタンスを生成しているため、taro.nameとhanako.nameはまったく別のものとして扱われる。この結果、「太郎」、「花子」という別の文字列が表示された。

 なお、ここまでの解説はソースコードの一部分だけを抜粋して解説していたので、実際に実行できるソースコード(最初から最後まで)を以下に示す。メソッドtest( )にstaticが付いている理由は次の章で説明する。

   1: namespace ConsoleApplication4
   2: {
   3:   using System;
   4:
   5:   class Person
   6:   {
   7:     public string name;
   8:     public int age;
   9:   }
  10:
  11:   class Test
  12:   {
  13:     static void test()
  14:     {
  15:       Person taro;
  16:       Person hanako;
  17:       taro = new Person();
  18:       taro.name = "太郎";
  19:       taro.age = 20;
  20:       hanako = new Person();
  21:       hanako.name = "花子";
  22:       hanako.age = 17;
  23:       Console.WriteLine(taro.name);
  24:       Console.WriteLine(hanako.name);
  25:     }
  26:
  27:     public static int Main(string[] args)
  28:     {
  29:       Test.test();
  30:       return 0;
  31:     }
  32:
  33:   }
  34: }
Personクラスの2つのインスタンスを作成するプログラム(実行可能なコード)
 

 INDEX
 C#入門 第3回 クラスとオブジェクト
   1.オブジェクト指向とコンポーネント指向
  2.クラスとインスタンス
   3. staticの効力
 
「C#入門」


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