SQLと串刺し処理と副問い合わせ
SQLの基本命令selectの使い方を説明したけど、 複数の表を組合せた処理の記述の説明が不十分だったので、 串刺しに相当する処理を説明
SQLの直積と串刺し処理
データベースの処理の例として、学生と科目の成績表を使って説明。
まずは、以下の様な表データがあったとする。
User(学生のテーブル) uid | name | ... -----+------+------ 1000 | 斉藤 | ... 1001 | 青山 | ... 1002 | 坂本 | ... Subject(科目名のテーブル) sid | name | 単位... -----+------+------ 2000 | データベース ... 2001 | 数学 ... 2002 | 情報構造論 Result(成績表) uid | sid | point -----+------+----- 1000 | 2000 | 75 1001 | 2000 | 80 1002 | 2001 | 90
このデータの中から、80点以上の情報が欲しければ、SQL や C言語で書くなら、 以下のようになるであろう。
(( SQL )) select Result.point from Result where Result.point >= 80 ; (( C言語 )) for( i = 0 ; < Result.length ; i++ ) if ( Result[ i ].point >= 80 ) printf( "%d¥n" , Result[ i ].point ) ;
しかし、点数ではなく、氏名や科目名が欲しいのなら、C言語なら以下の様な処理を記述することになる。
// C言語で複数の表を串刺し
for( i = 0 ; i < Result.length ; i++ )
if ( Result[ i ].point >= 80 ) {
// 対応する名前を探す
for( j = 0 ; j < User.length ; j++ )
if ( User[j].uid == Result[i].uid )
break ;
// 対応する科目名を探す
for( k = 0 ; k < Subject.length ; k++ )
if ( Subject[k].sid == Result[i].sid )
break ;
printf( "%s %s¥n" , User[j].name , Subject[k].name ) ;
}
この場合、if文の処理回数は、Result.length回 + (1/2)*User.length回 + (1/2)*Subject.length回となるであろう。 (1/2)は、単純検索の平均回数の意味。
この処理を SQL で行う場合は、以下のようになるであろう。
(( SQLでの串刺し ))
select User.name , Subject.name
from User , Subject , Result
where User.uid = Result.uid
and Subject.sid = Result.sid
and Result.point >= 80 ;
-- 2つのand節が重要 --
この問い合わせ文では、"from User,Subject,Result"が直積で、すべての組合せを行うという イメージで捉えると、以下の様なC言語のイメージを持つであろう。
for( i = 0 ; i < Result.length ; i++ )
for( j = 0 ; j < User.length ; j++ )
for( k = 0 ; k < Subject.length ; k++ )
if ( User[j].uid == Result[i].uid
&& Subject[k].sid == Result[i].sid
&& Result[i].point >= 80 ) {
printf( "%s %s¥n",User[j].name,Subject[k].name ) ;
}
このプログラムでは、ループ回数は、Result.length * User.length * Subject.length であり、 これだけをみると、処理効率が悪いように見える。 しかし、データベースシステムは、UserやSubjectの列の検索で、uid,sidの値から、 ハッシュ法やB木を使って探すかもしれない。 そうすれば、串刺し検索の処理も必ずしも効率が悪いとは言えないし、 そういった部分はデータベースシステムに任せ、その他のプログラムを効率よく書けば生産性が高いはず。
where節で使える特殊な比較命令
where節で使える比較命令には、大小比較やand,or 以外にも、以下の様な条件も記述できる。
((集合計算)) where 式 in ( 値1,値2, ... ) ; ((範囲計算)) where 式 between 値1 and 値2 ; ((空判定)) where 式 is null ; ((文字列パターンマッチ)) where 文字列 like 'c%t' ; _ 1文字の任意文字 c_t = cat ◯ , chart × % 0文字以上の任意文字 c%t = cat ◯ , chart ◯
自己結合
from による直積では、異なる表のすべての組合せを簡単に実現できるが、 １つの表の組合せはどうであろうか？このためのfrom節の書き方に自己結合がある。
例えば、前例のUserの中で、同姓同名の人がいるかどうかを探したい場合は、自己結合で以下のように記述する。
select U1.name
from U1 User , U2 User
where U1.name = U2.name
and U1.uid <> U2.uid ;
副問い合わせ命令
SQLの問い合わせで便利なのが副問い合わせ命令であろう。 特殊な相関副問い合わせを考えないのであれば、 () の中に記述された select 文を先に実行すると考えればいいであろう。
(( 斉藤の80点以上を出力 ))
select User.name
from User
where User.uid in ( select Result.uid
from Result
where Result.point >= 80 )
この副問い合わせでは、() の中の問い合わせを先に実行すると、1001,1002 が求まり、 where User.uid in ( 1001 , 1002 ) という条件となり、最終的にその名前が求まる。
SQLの最初
関係データベースの導入説明が終わったので、実際のSQLの説明。
create user
データベースを扱う際の create user 文は、DDL(Data Definition Language)で行う。
CREATE USER ユーザ名 IDENTIFIED BY "パスワード"
grant
テーブルに対する権限を与える命令。
GRANT システム権限 TO ユーザ名 データベースシステム全体に関わる権限をユーザに与える。 (例) GRANT execute ON admin.my_package TO saitoh GRANT オブジェクト権限 ON オブジェクト名 TO ユーザ名 作られたテーブルなどのオブジェクトに関する権限を与える。 (例) GRANT select,update,delete,insert ON admin.my_table TO saitoh REVOKE オブジェクト権限 ON オブジェクト名 TO ユーザ名 オブジェクトへの権限を剥奪する。
create table
実際にテーブルを宣言する命令。構造体の宣言みたいなものと捉えると分かりやすい。
CREATE TABLE テーブル名 ( 要素名1 型 , 要素名2 型 ... ) ; PRIMARY KEY 制約 型の後ろに"PRIMARY KEY"をつける、 もしくは、要素列の最後に、PRIMARY KEY(要素名,...)をつける。 これによりKEYに指定した物は、重複した値を格納できない。 型には、以下の様なものがある。(Oracle) CHAR( size) : 固定長文字列 / NCHAR国際文字 VARCHAR2( size ) : 可変長文字列 / NVARCHAR2... NUMBER(桁) :指定 桁数を扱える数 BINARY_FLOAT / BINARY_DOUBLE : 浮動小数点(float / double) DATE : 日付(年月日時分秒) SQLiteでの型 INTEGER : int型 REAL : float/double型 TEXT : 可変長文字列型 BLOB : 大きいバイナリデータ DROP TABLE テーブル名 テーブルを削除する命令
insert,update,delete
指定したテーブルに新しいデータを登録,更新,削除する命令
INSERT INTO テーブル名 ( 要素名,... ) VALUES ( 値,... ) ; 要素に対応する値をそれぞれ代入する。 UPDATE テーブル名 SET 要素名=値 WHERE 条件 指定した条件の列の値を更新する。 DELETE FROM テーブル名 WHERE 条件 指定した条件の列を削除する。
select
データ問い合わせは、select文を用いる、 select文は、(1)必要なカラムを指定する射影、(2)指定条件にあうレコードを指定する選択、 (3)複数のテーブルの直積を処理する結合から構成される。
SELECT 射影 FROM 結合 WHERE 選択 (例) SELECT S.業者番号 FROM S WHERE S.優良度 > 30 ;
2分木の生成
先週に2分木に対する再帰などを交えたプログラムの説明をしたので、 今週は木の生成について、AVL木などを交えて説明。 後半は、情報処理センターで演習。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 2分木の宣言
struct Tree {
int data ;
struct Tree* left ;
struct Tree* right ;
} ;
// 木の根
struct Tree* top = NULL ;
// 木のノードを構築する補助関数
struct Tree* tcons( int x , struct Tree* l , struct Tree* r ) {
struct Tree* n ;
n = (struct Tree*)malloc( sizeof( struct Tree ) ) ;
if ( n != NULL ) {
n->data = x ;
n->left = l ;
n->right = r ;
}
return n ;
}
// 木を表示する補助関数。枝の左右がわかる様に...
void print( struct Tree* p ) {
if ( p == NULL ) {
printf( "x" ) ;
} else {
printf( "(" ) ;
print( p->left ) ;
printf( " %d " , p->data ) ;
print( p->right ) ;
printf( ")" ) ;
}
}
// 木に1件のデータを追加する補助関数
void entry( int x ) {
struct Tree** ppt = &top ;
while( (*ppt) != NULL ) {
if ( (*ppt)->data == x )
break ;
else if ( (*ppt)->data > x )
ppt = &( (*ppt)->left ) ;
else
ppt = &( (*ppt)->right ) ;
}
if ( *ppt == NULL )
(*ppt) = tcons( x , NULL , NULL ) ;
}
int main() {
entry( 51 ) ;
entry( 26 ) ;
entry( 76 ) ;
entry( 60 ) ;
print( top ) ;
// ((x 26 x) 51 ((x 60 x) 76 x))
top = NULL ;
entry( 26 ) ;
entry( 51 ) ;
entry( 60 ) ;
entry( 76 ) ;
print( top ) ;
// (x 26 (x 51 (x 60 (x 76 x))))
}
構造体の参照渡しとオブジェクト指向
一緒に、来週のプログラミング応用の資料書いちゃえ。
構造体の参照渡し
構造体のデータを関数の呼び出しで記述する場合には、参照渡しを利用する。
struct Person {
char name[ 20 ] ;
int age ;
} ;
void print( struct Person* p ) {
printf( "%s %d¥n" , p->name , p->age ) ;
}
void main() {
struct Person saitoh ;
strcpy( saitoh.name , "t-saitoh" ) ;
saitoh.age = 50 ;
print( &saitoh ) ;
}
このようなプログラムの書き方をすると、「データ saitoh に、print() せよ…」 といった処理を記述したようになる。 これを発展して、データ saitoh に、print という命令をするイメージにも見える。
この考え方を、そのままプログラムに反映させ、Personというデータは、 名前と年齢、データを表示するprintは…といったように、 データ構造と、そのデータ構造への処理をペアで記述すると分かりやすい。
オブジェクト指向の導入
オブジェクト指向では、データ構造とその命令を合わせたものをクラス(class)と呼ぶ。 また、データ(class)への命令は、メソッド(method)と呼ぶ。
class Person {
private:
char name[ 20 ] ;
int age ;
public:
Person( char s[] , int a ) {
strcpy( name , s ) ;
age = a ;
}
int scan() {
return scan( "%s %d" , name , &age ) ;
}
void print() {
printf( "%s %d¥n" , name , age ) ;
}
} ;
void main() {
Person saitoh( "t-saitoh" , 50 ) ;
saitoh.print() ;
Person table[ 50 ] ;
for( int i = 0 ; i < 50 ; i++ ) {
if ( table[ i ].scan() != 2 )
break ;
table[ i ].print() ;
}
}
構造体とオブジェクト指向
プログラミング応用の後期では、構造体とコンピュータグラフィックスの基礎を扱う予定。 CGの基礎でも、X座標,Y座標…をひと塊の構造体で表現という意味では、構造体の延長として授業を進める予定。
構造体
上記資料を元に説明。 最初に構造体が無かったら、名前・国語・算数・理科の1クラス分のデータをどう表現しますか？
// まずは基本の宣言 char name[ 50 ][ 20 ] ; int kokugo[ 50 ] ; int sansu[ 50 ] ; int rika[ 50 ] ; // もしクラスが最初20人だったら、20→50に変更する際に、 // 文字列長の20も書きなおしちゃうかも。 // 50とか20とかマジックナンバーは使わないほうがいい。 #define SIZE 50 #define LEN 20 char name[ SIZE ][ LEN ] ; int kokugo[ SIZE ] ; : // 2クラス分のデータ(例えばEI科とE科)を保存したかったら? // case-1(配列2倍にしちゃえ) char name[ 100 ][ 20 ] ; // どこからがEI科? int kokugo[ 100 ] ; : // case-2(2次元配列にしちゃえ) char name[ 2 ][ 50 ][ 20 ] ; // 0,1どっちがEI科? int kokugo[ 2 ][ 50 ] ; : // case-3(目的に応じた名前の変数を作っちゃえ) char ei_name[ 50 ][ 20 ] ; // EI科は一目瞭然 int ei_kokugo[ 50 ] ; // だけど変数名が違うから : // 処理を2度書き char ee_name[ 50 ][ 20 ] ; int ee_kokugo[ 50 ] ; :
このような問題に対応するために構造体を用いる。
struct Person { // Personが構造体名(タグ名)
char name[ 20 ] ;
int kokugo ;
int sansu ;
int rika ;
} ;
struct Person saitoh ;
struct Person ei[ 50 ] , ee[ 40 ] ;
strcpy( saitoh.name , "t-saitoh" ) ;
saitoh.kokugo = 100 ;
ei[ 0 ].sansu = 80 ;
ee[ 1 ].rika = 75 ;
授業では、構造体の初期化、入れ子の話をする。詳細は配布資料参照。
途中で、C言語の歴史として、unix開発時に、BCPL→B言語→C言語(K&R)→ANSI-C→…C++→D言語 といった雑談も説明。
入れ子の話では、 for(…) { for(…) { } } のような、処理の入れ子(処理の構造化)と、 構造体の入れ子(データの構造化)の話から、構造化プログラミング(structured programming)といった話も紹介する。
データベース・ガイダンス
今日が後期の選択科目「データベース」の第一回目ということで、 シラバス配布＆ガイダンスをしてからぁ〜のぉ〜、概要説明。
インターネットの情報量
インターネット上の情報量の話として、2010年度に281EB(エクサバイト) 参考:kMGTPEZYで、今日改めて探したら、2013年度で、1.2 ZB(ゼタバイト) という情報があった。ムーアの法則2年で2倍の概算にも、それなりに近い。 今年2015年であれば、約2年で、2 ZBにはなっているかな。
そして、これらの情報をGoogleなどで探す場合、すぐにそれなりに情報を みつけてくれる。これらは、どの様に実装されているのか？
Webシステムとデータベース
まず、指定したキーワードの情報を見つけてくれるものとして、 検索システムがあるが、このデータベースはどのようにできているのか？
Web創成期の頃であれば、Yahooがディレクトリ型の検索システムを構築 してくれている。(ページ作者がキーワードとURLを登録する方式) しかし、ディレクトリ型では、自分が考えたキーワードではページが 見つからないことが多い。
そこで、GoogleはWebロボット(クローラー)による検索システムを構築した。 Webロボットは、定期的に登録されているURLをアクセスし、 そのページ内の単語を分割しURLと共にデータベースに追加する。 さらに、ページ内にURLが含まれていると、そのURLの先で、 同様の処理を再帰的に繰り返す。
これにより、巨大なデータベースが構築されているが、これを少ない コンピュータで実現すると、処理速度が足りず、3秒ルール/5秒ルール (Web利用者は次のページ表示が3秒を越えると、次に閲覧してくれない) これを処理するには負荷分散が重要となる。
一般的に、Webシステムを構築する場合には、 1段:Webサーバ、2段:動的ページ言語、3段:データベースとなる場合も 多い。この場合、OS=Linux,Web=Apache,DB=MySQL,言語=PHPの組合せで、 LAMP構成とする場合も多い。
一方で、大量のデータを処理するDBでは、 フロントエンドDB,スレーブDB,マスタDBの3段スキーマ構成となることも多い。
データベースシステム
データベースには、ファイル内のデータを扱うためのライブラリの、 BerkleyDBといった場合もあるが、複雑なデータの問い合わせを実現する 場合には、リレーショナル・データベース(RDB)を用いる。 RDBでは、データをすべて表形式であらわし、SQLというデータベース 問い合わせ言語でデータを扱う。 また、問い合わせは、ネットワーク越しに実現可能であり、こういった RDBで有名なものとして、Oracle , MySQL , PostgreSQL などがある。 単一コンピュータ内でのデータベースには、SQLite などがある。
しかし、RDBでは複雑なデータの問い合わせはできるが、 大量のデータ処理のシステムでは、フロントエンドDB,スレーブDB,マスタDB の同期が問題となる。この複雑さへの対応として、最近は NoSQL が 注目されている。
データベースが無かったら
これらのデータベースが無かったら、どのようなプログラムを作る 必要があるのか？
情報構造論ではC言語でデータベースっぽいことをしていたが、 大量のデータを永続的に扱うのであれば、ファイルへのデータの読み書き 修正ができるプログラムが必要となる。
こういったデータをファイルで扱う場合には、1件のデータ長が途中で 変化すると、N番目のデータは何処？といった現象が発生する。 このため、簡単なデータベースを自力で書くには、1件あたりのデータ量を 固定し、lseek() , fwrite() , fread() などの 関数でランダムアクセスのプログラムを書く必要がある。
また、データの読み書きが複数同時発生する場合には、排他処理も 重要となる。例えば、銀行での預け金10万の時、3万入金と、2万引落としが 同時に発生したらどうなるか？ 最悪なケースでは、 (1)入金処理で、残金10万を読み出し、 (2)引落し処理で、残金10万を読み出し、 (3)入金処理で10万に+3万で、13万円を書き込み、 (4)引落し処理で、残金10万-2万で、8万円を書き込み。 で、本来なら11万になるべき結果が、8万になるかもしれない。
さらに、コンピュータといってもハードディスクの故障などは発生する。 障害が発生してもデータの一貫性を保つためには、バックアップや 障害対応が重要となる。
オブジェクト指向プログラミングまとめ
2015年度のオブジェクト指向プログラミングの講義録を以下にまとめる。
- オブジェクト指向ガイダンス
- C言語の構造体からオブジェクト指向に
- 隠蔽化の課題(複素数クラスを例に)
- 派生と継承
- 関数ポインタと仮想関数への導入
- 仮想関数と純粋仮想基底クラス
- 仮想関数とグラフィックス
- 多重継承とUMLの導入
- UML構造図
- UML振る舞い図
- オブジェクト指向とソフトウェア工学
レポート課題は以下のとおり
- 隠蔽化に関するレポート(複素数クラスの直交座標系・極座標系での実装)
- 仮想関数に関するレポート(図形クラスに機能を追加し色付き図形に拡張)
- UMLに関するレポート(自分の特別研究の内容より2つのUML図を記述)
オブジェクト指向とソフトウェア工学
オブジェクト指向プログラミングの最後の総括として、 ソフトウェア工学との説明を行う。
トップダウン設計とウォーターフォール型開発
ソフトウェア工学でプログラムの開発において、一般的なサイクルとしては、 専攻科などではどこでも出てくるPDCAサイクル(Plan,Do,Check,Action)が行われる。 この時、プログラム開発の流れとして、大企業でのプログラム開発では一般的に、 トップダウン設計とウォーターフォール型開発が行われる。
トップダウン設計では、全体の設計(Plan)を受け、プログラムのコーディング(Do)を行い、 動作検証(Check)をうけ、最終的に利用者に納品し使ってもらう(Action)…の中で、 開発が行われる。設計の中身も機能仕様や動作仕様…といった細かなフェーズになることも多い。 この場合、コーディングの際に設計の不備が見つかり設計のやり直しが発生すれば、 全行程の遅延となることから、前段階では完璧な動作が必要となる。 このような、上位設計から下流工程にむけ設計を行う方式は、 トップダウン設計などと呼ばれる。また、処理は前段階へのフィードバック無しで次工程へ流れ、 川の流れが下流に向かう状態にたとえ、ウォーターフォールモデルと呼ばれる。
引用：Think IT 第2回開発プロセスモデル
このウォーターフォールモデルに沿った開発では、横軸時間、縦軸工程とした ガントチャートなどを描きながら進捗管理が行われる。
一方、チェック工程(テスト工程)では、 要件定義を満たしているかチェックしたり、設計を満たすかといったチェックが存在し、 テストの前工程にそれぞれ対応したチェックが存在する。 その各工程に対応したテストを経て最終製品となる様は、V字モデルと呼ばれる。
引用：@IT Eclipseテストツール活用の基礎知識
しかし、ウォーターフォールモデルでは、前段階の設計の不備があっても前工程に戻るという考えをとらないため、全体のPDCAサイクルが終わって次のPDCAサイクルまで問題が残ってしまう。 巨大プロジェクトで大量の人が動いているだから、簡単に方針が揺らいでもトラブルの元にしか ならないことから、こういった手法は大人数巨大プロジェクトでのやり方。
ボトムアップ設計とアジャイル開発
少人数でプログラムを作っている時(あるいはプロトタイプ的な開発)には、 部品となる部分を完成させ、それを組合せて全体像を組み上げる手法もとられる。 この方法は、ボトムアップ設計と呼ばれる。
また、ウォーターフォールモデルでは、前工程の不備をタイムリーに見直すことができないが、 少人数開発では適宜前工程の見直しが可能となる。 特にオブジェクト指向プログラミングを実践して隠蔽化が正しく行われていれば、 ライブラリの利用者への影響を最小にしながら、ライブラリの内部設計の見直しも可能となる。 このような内部構造の改善はリファクタリングと呼ばれる。
一方、プログラム開発で、ある程度の規模のプログラムを作る際、最終目標の全機能を実装したものを 目標に作っていると、全体像が見えずプログラマーの達成感も得られないことから、 機能の一部分だけ完成させ、次々と機能を実装し完成に近づける方式もとられる。 この方式では、機能の一部分の実装までが１つのPDCAサイクルとみなされ、 このPDCAサイクルを何度も回して完成形に近づける方式とも言える。 このような開発方式は、アジャイル開発と呼ぶ。 一つのPDCAサイクルは、アジャイル開発では反復(イテレーション)と呼ばれ、 短い開発単位を繰り返し製品を作っていく。この方法では、一度の反復後の実装を顧客に見てもらい、 顧客とプログラマーが一体となって開発が行われる。
引用：コベルコシステム
エクストリームプログラミング
アジャイル開発を行うためのプログラミングスタイルとして、 エクストリームプログラミング(Xp)という考え方も提唱されている。 Xpでは、5つの価値(コミュニケーション,シンプル,フィードバック,勇気,尊重)を基本とし、 開発のためのプラクティス(習慣,実践)として、 テスト駆動開発(コーディングではテストのためのプログラムも並行して行い,こまめにテストを実行する)や、 ペアプログラミング(2人ペアで開発し、コーディングを行う人とそのチェックを行う人で役割分担をし、 一定期間毎にその役割を交代する)などの方式が取られることが多い。
仮想関数と純粋仮想基底クラス
前々回の講義では派生と継承の説明にて、次のようなプログラムを説明した。
派生と継承の復習
// 基底クラス
class Person {
private:
char name[ 20 ] ;
int age ;
public:
Person( const char* s , int a ) {
strcpy( name , s ) ;
age = a ;
}
void print() {
printf( "%s %d\n" , name , age ) ;
}
} ;
// 派生クラス
class Student : public Person {
private:
char dep[ 10 ] ;
int grade ;
public:
Student( const char* s , int a , const char* d , int g )
: Person( s , a )
{
strcpy( dep , d ) ;
grade = g ;
}
void print() { // 継承でなくStudent版のprintを定義
Person::print() ;
printf( "= %s %d\n" , dep , grade ) ;
}
} ;
int main() {
// 派生と継承の確認
Person tsaitoh( "tsaitoh" , 50 ) ;
tsaitoh.print() ;
Student naka( "naka" , 22 , "PS" , 2 ) ;
naka.print() ; // Student版を実行
// 異なる型のデータをごちゃ混ぜにできないか？
Person* table[2] ;
table[0] = &tsaitoh ;
table[1] = &naka ;
for( int i = 0 ; i < 2 ; i++ ) {
table[i]->print() ;
}
return 0 ;
}
このプログラムのmain() では、tsaitohとnakaのデータを 表示させているが、tsaitohとnakaは、オマケの有る無しの違いはあっても、 元をたどれば、Person型。ごちゃまぜにできないだろうか？
int main() {
:
// 異なる型のデータをごちゃ混ぜにできないか？
Person* table[2] ;
table[0] = &tsaitoh ;
table[1] = &naka ;
for( int i = 0 ; i < 2 ; i++ ) {
table[i]->print() ;
}
return 0 ;
}
C++では、派生クラスは格下げして基底クラスのように振る舞うこともできる。 上記の例では、Studentのポインタ型である、&nakaは、 Personのポインタ型として振る舞うこともできる。
ただし、table[]に格納する時点で、Person型へのポインタなので、 table[i]->print() を呼び出しても、Personとして振る舞うため、 tsaitoh 50 / naka 22 が表示される。
仮想関数
上記のプログラムでは、Student型には、名前,年齢,所属,学年をすべて表示する Student::print() が宣言してある。 であれば、「naka 22」 ではなく、「naka 22 PS 2」と表示したくはならないか？
上記の例では、table[] に格納する段階で、格下げされているため、「naka 22」しか表示できない。 しかし、以下のように書き換えると、「naka 22 PS 2」と表示できる。
// 基底クラス
class Person {
private:
char name[ 20 ] ;
int age ;
public:
Person( const char* s , int a ) {
strcpy( name , s ) ;
age = a ;
}
virtual void print() {
printf( "%s %d\n" , name , age ) ;
}
} ;
// 派生クラス
class Student : public Person {
private:
char dep[ 10 ] ;
int grade ;
public:
Student( const char* s , int a , const char* d , int g )
: Person( s , a )
{
strcpy( dep , d ) ;
grade = g ;
}
virtual void print() { // 継承でなくStudent版のprintを定義
Person::print() ;
printf( "= %s %d\n" , dep , grade ) ;
}
} ;
int main() {
Person tsaitoh( "tsaitoh" , 50 ) ;
Student naka( "naka" , 22 , "PS" , 2 ) ;
// 異なる型のデータをごちゃ混ぜにできないか？
Person* table[2] ;
table[0] = &tsaitoh ;
table[1] = &naka ;
for( int i = 0 ; i < 2 ; i++ ) {
table[i]->print() ;
}
return 0 ;
}
上記の例の用に、printメソッドに virtual 宣言を追加すると、 C++では、tsaitoh,naka のデータ宣言時に、データ種別情報が埋め込まれる。 この状態で、table[i]->print() を呼び出されると、 データ種別毎のprint()を呼び出してくれる。 (この実装では、前回授業の関数ポインタが使われている)
ここで、学生さんから、「table[] の宣言をStudentで書いたらどうなるの？」という 質問がでた。おもわず『良い質問ですねぇ〜』と池上彰ばりの返答をしてしまった。
Student* table[] ; table[0] = &tsaitoh ; // 文法エラー // 派生クラスは基底クラスにはなれるけど、 // 基底クラスが派生クラスになることはできない。 table[1] = &naka ;
純粋仮想基底クラス
// 純粋仮想基底クラス
class Object {
public:
virtual void print() = 0 ; // 中身の無い純粋基底クラスを記述しない時の書き方。
} ;
// 整数データの派生クラス
class IntObject : public Object {
private:
int data ;
public:
IntObject( int x ) {
data = x ;
}
virtual void print() {
printf( "%d\n" , data ) ;
}
} ;
// 文字列の派生クラス
class StringObject : public Object {
private:
char data[ 100 ] ;
public:
StringObject( const char* s ) {
strcpy( data , s ) ;
}
virtual void print() {
printf( "%s\n" , data ) ;
}
} ;
// 実数の派生クラス
class DoubleObject : public Object {
private:
double data ;
public:
DoubleObject( double x ) {
data = x ;
}
virtual void print() {
printf( "%lf\n" , data ) ;
}
} ;
// 動作確認
int main() {
Object* data[3] = {
new IntObject( 123 ) ,
new StringObject( "abc" ) ,
new DoubleObject( 1.23 ) ,
} ;
for( int i = 0 ; i < 3 ; i++ ) {
data[i]->print() ;
}
return 0 ;
} ;
この書き方では、data[]には、整数、文字列、実数という異なるデータが入っているが、 Objectという純粋仮想基底クラスを通して、共通な型のように扱えるようになる。 そして、data[i]->print() では、各型の仮想関数が呼び出されるため、 「123 abc 1.23」 が表示される。
ここで、Object の様な一見すると中身が何もないクラスを宣言し、 このクラスから様々な派生クラスを用いるプログラムテクニックは、 広く利用され、Objectのような基底クラスは、純粋仮想基底クラスなどと呼ばれる。