プログラミング

C#のオブジェクト指向入門

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1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、特にC#のようなモダンなプログラミング言語ではその重要性が増しています。C#は、オブジェクト指向を完全にサポートしており、プログラマはこのパラダイムを活用して、再利用性の高い、保守性の良いコードを書くことができます。本記事では、C#でのオブジェクト指向プログラミングの基本的な概念を紹介し、実際のコード例を通じてその理解を深めます。

1. オブジェクト指向プログラミング（OOP）の基本概念

オブジェクト指向プログラミングは、以下の4つの基本的な概念に基づいています：

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  • クラス（Class）

  • オブジェクト（Object）

  • 継承（Inheritance）

  • ポリモーフィズム（Polymorphism）

  • カプセル化（Encapsulation）

  • 抽象化（Abstraction）

これらの概念は、ソフトウェアの設計において非常に重要であり、C#でもこれらを実現するための構文と機能が用意されています。

2. クラスとオブジェクト

オブジェクト指向プログラミングにおける「クラス」は、オブジェクトの設計図として機能します。クラスは、プロパティ（属性）やメソッド（動作）を定義し、そのクラスを基にインスタンス（オブジェクト）を生成します。

C#では、classキーワードを使ってクラスを定義します。以下は、C#でのクラスとオブジェクトの基本的な例です：

csharp
// クラスの定義
public class 車
{
    // プロパティの定義
    public string 色 { get; set; }
    public string メーカー { get; set; }

    // メソッドの定義
    public void 走る()
    {
        Console.WriteLine("車が走っています");
    }
}

// メインメソッドでのオブジェクトの使用
class プログラム
{
    static void Main()
    {
        // 車オブジェクトの作成
        車 私の車 = new 車();
        私の車.色 = "赤";
        私の車.メーカー = "トヨタ";
        
        // メソッドの呼び出し
        私の車.走る();
        
        // プロパティの表示
        Console.WriteLine($"私の車は{私の車.色}色の{私の車.メーカー}製です");
    }
}

上記のコードでは、車というクラスを定義し、その中に色とメーカーというプロパティと、走るというメソッドを持っています。このクラスからインスタンス（オブジェクト）を作成し、プロパティに値を設定し、メソッドを呼び出しています。

3. カプセル化

カプセル化は、オブジェクト指向プログラミングの重要な特徴の一つです。カプセル化とは、データ（プロパティ）とそのデータを操作するメソッド（動作）を1つのユニットとしてまとめることを意味します。これにより、外部から不正な操作を防ぎ、コードの安全性と保守性を高めることができます。

C#では、プロパティやメソッドのアクセス制御にアクセス修飾子（public、private、protectedなど）を使用します。例えば、クラスの内部でのみ使用するプロパティやメソッドをprivateとして定義し、外部からはアクセスできないようにすることができます。

csharp
public class 車
{
    // privateアクセス修飾子を使用
    private string エンジンの状態;

    public void エンジンを始動する()
    {
        エンジンの状態 = "始動";
        Console.WriteLine("エンジンが始動しました");
    }

    public string エンジンの状態を確認する()
    {
        return エンジンの状態;
    }
}

class プログラム
{
    static void Main()
    {
        車 私の車 = new 車();
        私の車.エンジンを始動する();
        
        // privateなプロパティには直接アクセスできない
        Console.WriteLine($"エンジンの状態: {私の車.エンジンの状態を確認する()}");
    }
}

この例では、エンジンの状態というプロパティがprivateとして定義されており、クラス外部から直接アクセスすることはできません。外部からは、エンジンを始動するメソッドを使ってエンジンを始動し、エンジンの状態を確認するメソッドで状態を取得します。

4. 継承

継承は、あるクラスの特性を別のクラスに引き継ぐ仕組みです。これにより、コードの再利用が可能になり、複雑なクラス階層を作成することができます。

C#では、:（コロン）を使って親クラスを継承します。以下に、車クラスを継承したスポーツカークラスの例を示します：

csharp
// 車クラス
public class 車
{
    public string 色 { get; set; }
    public string メーカー { get; set; }

    public void 走る()
    {
        Console.WriteLine("車が走っています");
    }
}

// スポーツカークラス（車クラスを継承）
public class スポーツカー : 車
{
    public void スポーツモードで走る()
    {
        Console.WriteLine("スポーツモードで走っています");
    }
}

class プログラム
{
    static void Main()
    {
        // スポーツカーオブジェクトの作成
        スポーツカー 私のスポーツカー = new スポーツカー();
        私のスポーツカー.色 = "青";
        私のスポーツカー.メーカー = "フェラーリ";
        
        // 親クラスのメソッドを呼び出し
        私のスポーツカー.走る();
        
        // 子クラス独自のメソッドを呼び出し
        私のスポーツカー.スポーツモードで走る();
    }
}

ここでは、スポーツカークラスが車クラスを継承しており、走るというメソッドをそのまま使用できます。さらに、スポーツカークラス独自のメソッドスポーツモードで走るを追加しています。

5. ポリモーフィズム

ポリモーフィズム（多態性）は、同じ名前のメソッドが異なる動作をする能力です。C#では、オーバーライド（override）とオーバーロード（overload）によってポリモーフィズムを実現します。

メソッドのオーバーライド

親クラスで定義されたメソッドを、子クラスで再定義することができます。これをメソッドオーバーライドと呼びます。

csharp
public class 車
{
    public virtual void 走る()
    {
        Console.WriteLine("車が走っています");
    }
}

public class スポーツカー : 車
{
    public override void 走る()
    {
        Console.WriteLine("スポーツカーが速く走っています");
    }
}

class プログラム
{
    static void Main()
    {
        車 普通の車 = new 車();
        普通の車.走る();  // 出力: 車が走っています
        
        車 スポーツカー = new スポーツカー();
        スポーツカー.走る();  // 出力: スポーツカーが速く走っています
    }
}

このコードでは、車クラスの走るメソッドをスポーツカークラスでオーバーライドして、異なる動作を実現しています。

結論

C#におけるオブジェクト指向プログラミングは、コードの再利用性、保守性、拡張性を高めるための強力なツールです。クラスとオブジェクトの基本的な概念から始め、継承、カプセル化、ポリモーフィズムといった重要な要素を理解することで、より洗練されたソフトウェア設計を行うことができます。

次回のパートでは、C#における抽象化とインターフェースの使用についてさらに詳しく解説します。

最終更新： 17/04/2025
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