オブジェクト指向とクラス

これはなに？
class の使い方を、オブジェクト指向とは何か、から理解するためのノート。

https://docs.python.org/3/tutorial/classes.html

オブジェクト指向とは

オブジェクト指向とはプログラミングやソフトウェア開発における考え方の1つで、 データとその処理の仕方をひとまとまりのモノ (オブジェクト) として扱う方法をいう。

例えば RPG などにおける「勇者」というオブジェクトには、 「HP」や「MP」といったデータ (属性という) と、 「攻撃する」や「回復する」といったデータの処理 (メソッドという) がひとまとまりとなっている。 同様に「魔法使い」や「魔王」などのオブジェクトにも属性とメソッドがあり、 これらオブジェクトを基準にプログラムを組み立てていく。

Python におけるオブジェクト指向プログラミング

Python においては、データと、 その処理の仕方 (メソッド) をまとめて記述したもの (オブジェクト) を格納しておく雛形が class である。

RPG の勇者を例に、シンプルな class を定義してみる。

この勇者には「atk: 攻撃力」と「hp: 体力」という属性があり、 「powerup: 攻撃力を上げる」と「recover: 回復する」 という処理があるものとする。

# シンプルな class の例
class RpgHero:

  atk = 50 # 攻撃力
  hp = 100   # 体力

  def powerup(self, i):
    self.atk = self.atk + i

  def recover(self, j):
    self.hp = self.hp + j


# 作成したクラスを使うためにインスタンス化:
yoshihiko = RpgHero()

# 最初の状態をprint:
print("ATK:", yoshihiko.atk)
print("HP:", yoshihiko.hp)
# >>> ATK: 50
# >>> HP: 100

# メソッドを呼び出す:
yoshihiko.powerup(10)   # 攻撃力を上げてみる
yoshihiko.recover(25)   # 体力も回復させてみる

# 再び確認:
print("ATK:", yoshihiko.atk)
print("HP:", yoshihiko.hp)
# >>> ATK: 60
# >>> HP: 125

class RpgHero でクラスを定義し、 atk = 50, hp = 100 で属性を与えている。 class で def により関数を定義し (メソッド)、 属性に対する処理を記述する。

コンストラクタとは

クラスをインスタンス化した時に最初に呼ばれるメソッドをコンストラクタとよぶ。 データの初期化をするものだと思えばいい。 class 内で __init__() で定義する。

class RpgHero:

  def __init__(self):
    self.atk = 50   # 攻撃力
    self.hp = 100   # 体力

  def powerup(self, i):
    self.atk = self.atk + i

  def recover(self, j):
    self.hp = self.hp + j


yoshihiko = RpgHero()

print("ATK:", yoshihiko.atk)
print("HP:", yoshihiko.hp)
# >>> ATK: 50
# >>> HP: 100

インスタンス化のときに値を渡すことでより柔軟に class を利用できる:

class RpgHero:

  def __init__(self, atk = 0, hp = 0):  # デフォルト値を持たせておくこともできる
    self.atk = atk   # 攻撃力
    self.hp = hp     # 体力

  def powerup(self, i):
    self.atk = self.atk + i

  def recover(self, j):
    self.hp = self.hp + j


yoshihiko = RpgHero(atk = 50, hp = 100)
dai = RpgHero(hp = 110)   # dai は HP だけ与えてみる

print("ATK:", yoshihiko.atk)
print("HP:", yoshihiko.hp)
# >>> ATK: 50
# >>> HP: 100

print("ATK:", dai.atk)
print("HP:", dai.hp)
# >>> ATK: 0
# >>> HP: 110

クラスの継承

一般的な場合の処理を記述したクラスを引き継いで、 より特殊な場合のデータと処理を記述することをクラスの継承という。

例えば勇者がレベルアップした「マスター」というオブジェクトがあるとする。 このマスターには、もともと勇者が持っていた属性と処理に加えて、 「mp: 魔法力」という属性と「enhance: 魔法力の分だけ攻撃力を上げる」という処理が加わるとする。

継承先のクラス内では、super() を使うことで継承元のメソッドを呼び出すことができる。

class RpgHero:

  def __init__(self):
    self.atk = 50   # 攻撃力
    self.hp = 100   # 体力

  def powerup(self, i):
    self.atk = self.atk + i

  def recover(self, j):
    self.hp = self.hp + j

# 「勇者」クラスを継承する「マスター」のクラス
class RpgMaster(RpgHero):

  def __init__(self, atk=0, hp=0, mp = 0):
    super().__init__(atk, hp)
    self.mp = mp

  def enhance(self):
    super().powerup(self.mp)


yoshihiko = RpgMaster(atk = 50, hp = 100, mp = 20)
yoshihiko.enhance()

print("ATK:", yoshihiko.atk)
# >>> ATK: 70