2020-05-27

オブジェクト指向が分からないあなたへ

どうも、都内の某企業に勤めるフルスタックエンジニアです。この記事では、ITの非専門家に向けて、オブジェクト指向解説をしたいと思います

小学生プログラミング教育が開始されたり、AIIoTなどの技術が身近になった今日オブジェクト指向理解しておくことは極めて重要です。なぜならば、オブジェクト指向ITエンジニアとっての「共通言語」であって、今やあらゆるソフトウェア技術オブジェクト指向の上に成り立っているからです。したがって、オブジェクト指向理解すれば、ITのすべての分野の基礎が身についたことになります。難しい概念がいくつか出てきますが、分かりやす解説するので頑張ってついてきて下さい!

オブジェクト指向とは

まず、オブジェクト指向とは何かを解説します。オブジェクト(object)とは、「モノ」のことです。言い換えれば「モノ指向」です。つまりコンピュータのようなバーチャル対象ではなく、現実のモノをモデルプログラミングしようというのが、オブジェクト指向定義です。この考えは、今流行りのIoT(Internet of Things = モノのインターネット)にも取り入れられ、爆発的に影響力を増しています

モノという考え方は、18世紀哲学者カントに遡りますカント純粋理性批判において、理性と経験によって認識できる以前の「物自体」という概念提唱し、大陸合理主義イギリス経験主義を統一しました。オブジェクト指向におけるモノとは、カントのいう物自体です。したがって、オブジェクト指向世界の真理を記述できます。そのため、コンピュータというバーチャル世界を超えて、IoTを作ることが可能になります

現代プログラミング言語オブジェクト指向サポートする最も代表的言語Javaです。これに対して、CやC++といった旧来の言語関数型言語といい、現在では顧みられることはありません。また、JavaMicrosoftであるC#や、Javaに組み込んで使うマクロ言語であるJavaScriptなどもオブジェクト指向言語であり、プロエンジニアは好んでよく使います。一方、学生向けの教育用言であるPythonRubyなども、一応オブジェクト指向サポートしています。これらはプログラミング入門には適していますが、実務で使われることはありません。

オブジェクト指向の三要素

オブジェクト指向で最も重要な要素は

の3つです。これらを駆使することで、食卓から宇宙までを豊かにするIoTを作ることが可能になるのです。一つ一つ解説していきます

カプセル化

カプセル化とは、実装利用者から見えなくすることです。

たとえば、ソフトウェア脆弱性があったとしても、カプセル化をしていれば、利用者からはその脆弱性は無いように見えます。したがって、オブジェクト指向で作られたソフトウェアには、セキュリティ上の問題存在しません。

また、IoTを用いていない従来の家電製品などは、ボタンがたくさんあったりして操作がとても複雑です。カプセル化を応用すると、この操作を全く包み隠してしまっても、機械が使えるようになりますiPhoneスマートスピーカータッチパネルや声認識などで操作できるのは、カプセル化のおかげです。逆に、ガラケーボタンがたくさんある家電製品などは、オブジェクト指向(=IoT)で作られていません。

継承

継承とは、あるオブジェクト性質を別のオブジェクトが引き継ぐことです。

たとえば、人間は「歩く」「喋る」などの動作を行え、鳥は「飛ぶ」「鳴く」などの動作が行えますオブジェクト指向世界では、鳥を継承することで、人間が飛んだり、鳴いたりすることができるようになります。これを応用したのが、VRVirtual Reality=仮想現実)です。

また、iPhone携帯電話であるにも関わらず、ツイッターをみたり、アマゾンで買い物ができたりするのもオブジェクト指向のおかげです。つまりiPhoneツイッターアマゾン継承しているのです。それだけではなく、iPhone時計や財布、メモ帳など、現実世界の多くのもの継承しています

ちょっと抽象的になりますが、この考えを突き詰めると、次のような応用が生まれます。将来必要となるすべての機能実装したオブジェクトを一度作っておけば、後続の開発者はそれを継承するだけで、新規の開発なしに新機能を追加することができます。このような性質を「再利用性」といい、ソフトウェア開発では極めて重要な考え方となります継承はこの再利用性をもたらすために、ソフトウェア開発のスピードを爆発的に加速させ、現代ITの発展の原動力となりました。

ポリモーフィズム

ポリモーフィズムは、日本語では「多態性」と言います多態性とは、読んで字のごとく、多くの状態を持つということです。

オブジェクト指向では、多くの状態を持つことができます。一方、C言語などの関数型言語状態を持つことができません。関数型言語では、プログラムを関数(つまり入力と出力をもつブラックボックス)の合成として記述します。関数は、中学校数学で学んだように、入力に対して出力が一意に定まるので、状態を持つことができないのです。この制約を「参照透過性」と言います

オブジェクト指向では、参照透過性の制約がないため、プログラマは自由コードを書くことができ、関数型言語と比べて遥かに生産的です。また、上に述べたように状態を持てるということは、プログラムの入力に対する出力を無数に持てるということです。この応用がAI(Artificial Intelligence=人工知能)です。AIが、まるで人間が考えたかのように答えを出すことができるのは、ポリモーフィズムにより無数の出力を得ることができるからなのです。

おわりに

全体的に難解な記事となってしまいましたが

部分的にでも理解すればIT世界を見る目が変わるはずです。

うさんくさい情報に惑わされずに、このような本物の知識を身につけ

そして、皆さんにはIT未来を見通せる人材になっていただければと思います

  • とりあえずC言語が関数型言語って一体どこの平行世界の話だ?それに関数型言語は状態を持つことができないっていったい? fullStackEngineer() さんの脳内が一体どうなってるのか調べてみ...

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