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「斉藤徹」カテゴリーアーカイブ

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今日はキャンパスウォーク

2014年5月10日

今日は、オープンキャンパスの第1段のキャンパスウォーク。午前は進学を検討している中学生向け、午後は一般の方を対象に、学科設備などの見学をしてもらいました。

5年生も説明スタッフとして頑張ってくれました。

うちの中３も見学…

うちの子供も今年は、中学３年なので見学。見学者向けの昼食「カツカレー」をすこし分けてもらいました。

子供は「美味しい!!」と喜んでます…

子供の見学の後で、学生さんに後で聞いたら、「奥さんも元電子情報ということで、下手な説明すると突っ込まれるかと緊張した…」とのことでした….(^_^;

隠蔽化とコンストラクタとgetter,setter

2014年4月30日

前回までの授業で、簡単なクラスを作るまでを説明したので、複素数クラスのリファクタリングを通して、隠蔽化を説明。

getter,setterメソッド

前回の授業では、以下のプログラムを示していたが、例えば名前nameや年齢ageを外部で使用したい場合には、 name,age のprivate設定を、public にする方法が考えられる。

class Person {
private: // publicにする？
char name[ 20 ] ;
int  age ;
public:
void set( char s[] , int a ) {
strcpy( name , s ) ;
age = a ;
}
void print() {
printf( "%s %d¥n" , name , age ) ;
}
} ;

しかし、name,age を public にすると、不容易にクラス内の変数を触られてトラブルの元凶となる場合がある。こういった場合、フィールドを参照するだけのメソッド(getter), フィールドに値を参照するだけのメソッド(setter)を定義する方法が有名である。また、getterメソッドなどは、値を参照するだけで、クラス内に副作用を与えないことを明示するために、const メソッドを指定することもできる。 setter では、代入時に想定外の値が入力されないように、開発中だけ、値のチェック処理を埋め込むなどの使い方もできる。

class Person {
private:
char name[ 20 ] ;
int  age ;
public:
// getter
const char* get_name() const {
return name ;
}
int get_age() const {
return age ;
}
// setter
void set_name( char s[] ) {
strcpy( name , s ) ;
}
void set_age( int a ) {
// リリース版ではif文をコメントアウト
if ( a < 0 )printf( "set_age(int) : domain error¥n" ) ;
age = a ;
}
} ;

コンストラクタとデストラクタ

最初の例のset() メソッドのように、オブジェクトは何らかの初期化をするのが通常であり、逆に初期化を忘れたオブジェクトは、後々異常動作の元になる。このため、データの初期化を簡単に扱えるようにコンストラクタ(構築子)を用いる。

また、データを生成し何らかの処理を行った後、そのデータを廃棄する前に必ず処理を呼び出したい場合がある。こういった場合にはデストラクタを用いる。

class Person {
private:
char name[ 20 ] ;
int  age ;
public:
// コンストラクタ(データを初期化するメソッド)
Person( char s[] , int a ) {
strcpy( name , s ) ;
age = a ;
}
// デストラクタ(データを廃棄するときに自動的に呼び出し)
~Person() {
printf( "destructor %s,%d¥n" , name , age ) ;
}
void print() {
printf( "%s %d¥n" , name , age ) ;
}
} ;
int main() {
Person saitoh( "t-saitoh" , 49 ) ;
saitoh.print() ;
// saitoh.print() で "t-saitoh 49"が表示され
// mainを抜ける際にデストラクタが呼び出され、
// "destructor t-saitoh,49"が表示される
return 0 ;
}

複素数クラスで隠蔽化とリファクタリング

前述のような、getter,setterによりデータを不用意に扱われないようにする対策に合わせ、クラス利用者にクラス内の情報を知らなくても扱える(データ構造の隠蔽化)、そのメソッドがどのように実装されているか知らなくても使える(手続きの隠蔽化)を行うことを総称して、隠蔽化(あるいはブラックボックス化)と呼ぶ。

隠蔽化を施せば、後で内部構造や内部処理を書き換えても、クラスの利用者には影響を少なくできることを示すために複素数クラスを考える。最も一般的な方法であれば、実部と虚部で以下のように実装するだろう。

class Complex {
private:
double re , im ;
public:
Complex( double r , double i )
: re( r ) , im( i ) {
// 上記は要素を指定値で初期化する場合の書き方。
}
void print() {
printf( "%lf+j%lf" , re , im ) ;
}
void add( Complex z ) {
re = re + z.re ;
im = im + z.im ;
}
void mul( Complex z ) {
double nr = re * z.re - im * z.im ;
double ni = im * z.re + re * z.im ;
re = nr ;
im = ni ;
}
} ;
int main() {
Complex a( 1 , 2 ) ;
Complex b( 2 , 3 ) ;
Complex c( 3 , 4 ) ;
a.add( b ) ;  // a.add( Complex( 2,3 ) ) ; もアリ
a.print() ;   // 3+j5 を表示。
a.mul( c ) ;
a.print() ;   // (3+j5) * (3+j4)
return 0 ;
}

上記のプログラムでは、add() はシンプルに記述できたけど、乗算はそれなりに複雑(という程でもないけど…)になった。しかし、複素数を絶対値と偏角で記述することも可能となる。

class Complex {
private:
double abs , arg ;
public:
Complex( double r , double i ) {
abs = sqrt( r*r + i*i ) ;
arg = atan2( i , r ) ;
}
void mul( Complex z ) {
abs *= z.abs ;
arg += z.arg ;
}
// 他のメソッドは記載省略
} ;

上記の例の様に、当初のクラス設計で不具合があった場合に後で「内部設計・メソッドを全面変更」を行うと、通常であればクラス利用者にも影響が大きい。しかし、内部設計の変更の影響が出ないように、適切なメソッドを定義しておけば、クラス利用者に内部変更が解らない様にすることができる。これが、隠蔽化の利点である。

このように、適切な隠蔽化が行われていれば、クラス内の設計変更は気軽に行えるようになる。そして、クラス内部の設計変更を積極的に行うことで、プログラムの改善を行うことはリファクタリングなどと呼ばれる。