隠ぺい化の次のステップとして、派生・継承を説明する。
派生を使わずに書くと…
元となるデータ構造(例えばPersonが名前と年齢)でプログラムを作っていて、 途中でその特殊パターンとして、所属と学年を加えた学生(Student)という データ構造を作るとする。
// 元となる構造体(Person) struct Person { char name[ 20 ] ; // 名前 int age ; // 年齢 } ; // 初期化関数 void set_Person( struct Person* p , char s[] , int x ) { strcpy( p->name , s ) ; p->age = x ; } // 表示関数 void print_Person( struct Person* p ) { printf( "%s %d\n" , p->name , p->age ) ; } void main() { struct Person saitoh ; set_Person( &saitoh , "t-saitoh" , 50 ) ; print_Person( &saitoh ) ; }
パターン1(そのまんま…)
上記のPersonに、所属と学年を加えるのであれば、以下の方法がある。 しかし以下パターン1は、要素名がname,ageという共通な部分があるようにみえるが、 プログラム上は、PersonとPersonStudent1は、まるっきり関係のない別の型にすぎない。
このため、元データと共通部分があっても、同じ処理を改めて書き直しになる。
// 元のデータに追加要素(パターン1) struct PersonStudent1 { // Personと同じ部分 char name[ 20 ] ; // 名前 int age ; // 年齢 // 追加部分 char dep[ 20 ] ; // 所属 int grade ; // 学年 } ; void set_PersonStudent1( struct PersonStudent1* p , char s[] , int x , char d[] , int g ) { // set_Personと同じ処理を書いている。 strcpy( p->name , s ) ; p->age = x ; // 追加された処理 strcpy( p->dep , d ) ; p->grade = g ; } // 名前と年齢だけ表示 void print_PersonStudent1( struct PersonStudent1* p ) { // print_Personと同じ処理を書いている。 printf( "%s %d\n" , p->name , p->age ) ; } void main() { struct PersonStudent1 yama1 ; set_PersonStudent1( &yama1 , "yama" , 22 , "PS" , 2 ) ; print_PersonStudent1( &yama1 ) ; }
パターン2(元データの処理を少し使って…)
パターン1では、同じような処理を何度も書くことになり、面倒なので、 元データ用の関数をうまく使うように書いてみる。
// 元のデータに追加要素(パターン2) struct PersonStudent2 { // 元のデータPerson struct Person person ; // 追加部分 char dep[ 20 ] ; int grade ; } ; void set_PersonStudent2( struct PersonStudent2* p , char s[] , int x , char d[] , int g ) { // Personの関数を部分的に使う set_Person( &(p->person) , s , x ) ; // 追加分はしかたない strcpy( p->dep , d ) ; p->grade = g ; } void print_PersonStudent2( struct PersonStudent2* p ) { // Personの関数を使う。 print_Person( &p->person ) ; } void main() { struct PersonStudent2 yama2 ; set_PersonStudent2( &yama2 , "yama" , 22 , "PS" , 2 ) ; print_PersonStudent2( &yama2 ) ; }
このパターン2であれば、元データ Person の処理をうまく使っているので、 プログラムの記述量を減らすことはできるようになった。
しかし、print_PersonStudent2() のような処理は、元データ構造が同じなのに、 いちいちプログラムを記述するのは面倒ではないか?
そこで、元データの処理を拡張し、処理の流用ができないであろうか?
基底クラスから派生クラスを作る
オブジェクト指向では、元データ(基底クラス)に新たな要素を加えたクラス(派生クラス)を 作ることを「派生」と呼ぶ。派生クラスを定義するときは、クラス名の後ろに、 「:」「public/protected/private」基底クラス名を書く。
// 基底クラス class Person { private: char name[ 20 ] ; int age ; public: Person( const char s[] , int x ) : age( x ) { strcpy( name , s ) ; } void print() { printf( "%s %d\n" , name , age ) ; } } ; // 派生クラス(Student は Person から派生) class Student : public Person { private: // 追加部分 char dep[ 20 ] ; int grade ; public: Student( const char s[] , int x , const char d[] , int g ) : Person( s , x ) // 基底クラスのコンストラクタ { // 追加された処理 strcpy( dep , d ) ; grade = g ; } } ; void main() { Person saitoh( "t-saitoh" , 50 ) ; saitoh.print() ; Student yama( "yama" , 22 , "PS" , 2 ) ; yama.print() ; }
ここで注目すべき点は、main()の中で、Studentクラス”yama”に対し、yama.print() を呼び出しているが、パターン2であれば、print_PersonStudent2()に相当するプログラムを 記述していない。 しかし、この派生を使うと Person の print() が自動的に流用することができる。 これは、基底クラスのメソッドを「継承」しているから、 このように書け、名前と年齢「yama 22」が表示される。
さらに、Student の中に、以下のような Student 専用の新しい print()を記述してもよい。
class Student ...略... { ...略... // Student クラス専用の print() void print() { // 親クラス Person の print() を呼び出す Person::print() ; // Student クラス用の処理 printf( "%s %d\n" , dep , grade ) ; } } ; void main() { ...略... Student yama( "yama" , 22 , "PS" , 2 ) ; yama.print() ; }
この場合は、継承ではなく機能が上書き(オーバーライト)されるので、 「yama 22 / PS 2」が表示される。
派生クラスを作る際の後ろに記述した、public は、他にも protected , private を 記述できる。
public だれもがアクセス可能。 protected であれば、派生クラスからアクセスが可能。 派生クラスであれば、通常は protected で使うのが一般的。 private 派生クラスでもアクセス不可。
仮想関数への伏線
上記のような派生したプログラムを記述した場合、以下のようなプログラムでは何が起こるであろうか?
class Student ... { : void print() { Person::print() ; // 名前と年齢を表示 printf( " %s %d¥n" , dep , grade ) ; // 所属と学年を表示 } } ; void main() { Person saitoh( "t-saitoh" , 55 ) ; saitoh.print() ; // t-saitoh 55 名前と年齢を表示 Student mitsu( "mitsuki" , 19 , "E" , 4 ) ; Student ayuka( "ayuka" , 17 , "EI" , 2 ) ; mitsu.print() ; // mitsuki 19 / E 4 名前,年齢,所属,学年を表示 ayuka.print() ; // ayuka 17 / EI 2 名前,年齢,所属,学年を表示 Person* family[] = { &saitoh , &mitsu , &ayuka , // 配列の中に、Personへのポインタと } ; // Studentへのポインタが混在している // 派生クラスのポインタは、 // 基底クラスのポインタとしても扱える for( int i = 0 ; i < 3 ; i++ ) family[ i ]->print() ; // t-saitoh 53/mitsuki 18/ayuka 16 } // が表示される。