プログラミング

C#で学ぶオブジェクト指向

最終更新： 17/04/2025
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C#におけるオブジェクト指向プログラミング（OOP）の実践 – 第二部

オブジェクト指向プログラミング（OOP）は、ソフトウェア開発において非常に重要な概念であり、C#はその実装において強力なサポートを提供します。本記事の第二部では、C#におけるオブジェクト指向の高度な概念と、それをどのように効果的に活用するかについて掘り下げていきます。具体的には、クラスとオブジェクトの関係、継承、ポリモーフィズム（多態性）、インターフェースと抽象クラス、アクセス修飾子、そしてエラー処理に関する詳細な解説を行います。

1. クラスとオブジェクトの関係

C#におけるクラスは、データ（フィールド）と動作（メソッド）を1つの単位としてまとめたものです。オブジェクトは、そのクラスを基にインスタンス化された実際のデータ構造であり、プログラム内で操作可能な実体を指します。

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クラスの定義

csharp
public class 車
{
    // フィールド（プロパティ）
    public string 色;
    public string モデル;

    // コンストラクタ
    public 車(string 色, string モデル)
    {
        this.色 = 色;
        this.モデル = モデル;
    }

    // メソッド
    public void 車の情報()
    {
        Console.WriteLine($"モデル: {モデル}, 色: {色}");
    }
}

オブジェクトの生成

csharp
車 myCar = new 車("赤", "トヨタ");
myCar.車の情報();  // 出力: モデル: トヨタ, 色: 赤

この例では、「車」というクラスを定義し、そのインスタンスである myCar を生成しています。このオブジェクトは、クラスで定義されたフィールドとメソッドにアクセスすることができます。

2. 継承

継承は、あるクラスが別のクラスから属性やメソッドを引き継ぐ仕組みです。これにより、コードの再利用性が高まり、共通の機能を複数のクラスで共有できるようになります。

基底クラスと派生クラスの例

csharp
public class 車
{
    public string 色;
    public string モデル;

    public 車(string 色, string モデル)
    {
        this.色 = 色;
        this.モデル = モデル;
    }

    public virtual void 車の情報()
    {
        Console.WriteLine($"モデル: {モデル}, 色: {色}");
    }
}

public class スポーツカー : 車
{
    public int 最高速度;

    public スポーツカー(string 色, string モデル, int 最高速度)
        : base(色, モデル)
    {
        this.最高速度 = 最高速度;
    }

    public override void 車の情報()
    {
        base.車の情報();
        Console.WriteLine($"最高速度: {最高速度} km/h");
    }
}

継承されたクラスの使用例

csharp
スポーツカー mySportCar = new スポーツカー("青", "フェラーリ", 350);
mySportCar.車の情報();
// 出力:
// モデル: フェラーリ, 色: 青
// 最高速度: 350 km/h

この例では、スポーツカー クラスが 車 クラスを継承しており、車 クラスの 車の情報() メソッドをオーバーライドして拡張しています。

3. ポリモーフィズム（多態性）

ポリモーフィズムとは、同じメソッドが異なるクラスで異なる動作をする能力を指します。C#では、メソッドのオーバーライドとオーバーロードによって、ポリモーフィズムを実現できます。

メソッドのオーバーライド

csharp
public class 車
{
    public virtual void 鳴き声()
    {
        Console.WriteLine("車は鳴きません");
    }
}

public class 自転車 : 車
{
    public override void 鳴き声()
    {
        Console.WriteLine("自転車はベルを鳴らします");
    }
}

public class バス : 車
{
    public override void 鳴き声()
    {
        Console.WriteLine("バスはクラクションを鳴らします");
    }
}

ポリモーフィズムの利用

csharp
車 myCar = new 車();
車 myBicycle = new 自転車();
車 myBus = new バス();

myCar.鳴き声();   // 出力: 車は鳴きません
myBicycle.鳴き声();  // 出力: 自転車はベルを鳴らします
myBus.鳴き声();   // 出力: バスはクラクションを鳴らします

この例では、同じ 鳴き声 メソッドが異なるクラスで異なる動作を実行しています。これがポリモーフィズムの基本的な概念です。

4. インターフェースと抽象クラス

インターフェースと抽象クラスは、クラスの設計時に異なる役割を果たします。インターフェースは実装されるべきメソッドのシグネチャを定義し、抽象クラスは一部のメソッドに実装を提供するクラスです。

インターフェースの例

csharp
public interface I音を出す
{
    void 鳴き声();
}

public class 車 : I音を出す
{
    public void 鳴き声()
    {
        Console.WriteLine("車は鳴きません");
    }
}

抽象クラスの例

csharp
public abstract class 動物
{
    public abstract void 鳴き声();
}

public class 犬 : 動物
{
    public override void 鳴き声()
    {
        Console.WriteLine("犬は吠える");
    }
}

インターフェースはクラスに必須のメソッドのシグネチャを強制し、抽象クラスは継承するクラスに共通の機能を提供する役割を果たします。

5. アクセス修飾子

アクセス修飾子は、クラスやそのメンバーへのアクセスを制御します。C#には、public、private、protected、internal などがあります。

例：

csharp
public class 車
{
    public string モデル;
    private string 色;

    public 車(string 色, string モデル)
    {
        this.色 = 色;
        this.モデル = モデル;
    }

    public string Get色()
    {
        return 色;
    }
}

ここでは、色 フィールドは private として宣言され、Get色 メソッドを通じてのみアクセス可能です。

6. エラー処理（例外処理）

C#では、エラーや予期しない状況に対応するために例外処理を使用します。try、catch、finally ブロックを使ってエラーを適切に処理できます。

例：

csharp
try
{
    int[] numbers = new int[5];
    numbers[10] = 5;  // 配列の範囲外アクセス
}
catch (IndexOutOfRangeException e)
{
    Console.WriteLine("エラー: 配列の範囲外にアクセスしました。");
}
finally
{
    Console.WriteLine("エラー処理完了");
}

この例では、範囲外のインデックスにアクセスしようとした際に、IndexOutOfRangeException がキャッチされ、エラーメッセージが表示されます。

結論

オブジェクト指向プログラミングは、C#の強力な機能の一つであり、正しく理解し実践することで、より効率的で再利用可能なコードを作成できます。クラス、継承、ポリモーフィズム、インターフェース、抽象クラス、アクセス修飾子、エラー処理など、OOPの基本的な概念を深く理解し、実際のアプリケーション開発に活かしていきましょう。

最終更新： 17/04/2025
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