LIBSPOO で学ぶ，はじめてのオブジェクト指向

■ 本日のお話

作る側か? 使う側か?
オブジェクト指向的書き方は特別なのか?
オブジェクト指向の何がいいのか?

■ 作る側か? 使う側か?

オブジェクト指向言語では「ライブラリを作る」か「ライブラリを使う」かで，難易度に差がある．
本勉強会では，ライブラリを作る側を「開発者」，ライブラリを使う側を「ユーザ」と呼ぶ事にする．
本日のお話は，基本的にユーザサイドに限定．

■ オブジェクト指向的書き方は特別なのか?

手続き型言語の，2つの記法．

      /* 演算子を使う場合 */    /* 手続き的な書き方 */
      int a;                    int a;
      a = b;                    set(b, &a);
      a += c;                   add(c, &a);

オブジェクト指向言語の典型的な記法．

      /* オブジェクト指向の書き方 */
      my_int a;                  
      a.set( b );                  
      a.add( c );

オブジェクト指向の書き方は，「=」や「+=」を使う場合と語順が同じ．
「=」や「+=」といった演算記号だけでなく，「.文字列(…)」といった書き方ができるように，言語仕様を拡張したものが，オブジェクト指向言語．だから，オブジェクト指向の書き方は，概念的には従来の演算記号を使った記法と同様であり， 特別視したり，忌み嫌う理由はないのでは?
「.文字列(…)」をメンバ関数と呼ぶ．

■ オブジェクト指向の何がいいのか?

コードの中の主人公が明確になる．
スクリプト言語の長所を導入し，その長所を最大化する．
ユーザが覚えるべきAPIが最小限で済む．

↓
コード行数の削減・コード可読性の改善・安全性，開発効率アップ

■ スクリプト言語の長所を導入し，その長所を最大化する(1)

手続き型言語 C では，型は固定バイト長のものしか扱えなかった．だから，可変長の文字列や配列では常に，領域の計算・確保・開放が必要．

    /* 文字列 s0 と文字列 s1 を結合 */
    char *ptr;
    ptr = (char *)malloc(sizeof(char)*(strlen(s0)+strlen(s1)+1));
    strcpy(ptr, s0);
    strcat(ptr, s1);
    printf("文字列 : %s\n",ptr);
      :
      :
    free(ptr);    /* ←これを忘れるとメモリリーク */

オブジェクト指向言語 C++ では，開発者が新しい「型」を作成でき，これまでユーザが行っていたメモリ管理を「型」に任せる事ができる．ユーザは処理内容を単純に並べて書くだけ．

    /* 文字列 s0 と文字列 s1 を結合 */
    tstring str;
    str.assign( s0 );                /* 内部バッファを自動的に確保 */
    str.append( s1 );                /* 内部バッファの自動的に再確保 */
    printf("文字列 : %s\n",str.cstr());
      :
      :
    /* str が消滅すると，内部バッファも自動で開放 */

↓
オブジェクト指向言語をうまく使えば，思考を処理内容に集中でき，コードの安全性も確保．

■ スクリプト言語の長所を導入し，その長所を最大化する(2)

手続き型言語では，提供される「型」は限定的であった．
開発者が新しい「型」を作成できるのが，オブジェクト指向言語．

様々な対象物を，「型」で管理できてしまう．
対象物は何でも良い．文字列，配列，ウィンドゥ，GUI部品，ストリーム，ファイルフォーマットなど．
対象物を扱う上での低レベル処理(例:メモリ管理，通信プロトコル，ヘッダの解析など)は，メンバ関数がやってくれる (メンバ関数は開発者が実装する)．
ユーザは，提供されるメンバ関数を通じて，管理されている対象物に間接的にアクセスする．直接的な(低レベル)アクセスは原則として禁止される．つまり，レイヤをしっかり分ける．

一般的なスクリプト言語の長所：ちょっとしたモノを作る時，コードの行数が少なくても，安全なものが作れる

なぜか?

それは，変数で扱える対象物が豊富で，対象物を扱う上で必要な低レベル処理はエンジンがやってくれて，かつユーザが対象物に低レベルアクセスできないから．一言で言えば，「変数の実装」．

■ スクリプト言語の長所を導入し，その長所を最大化する(3)

オブジェクト指向とは，「スクリプト言語の変数の実装」を様々な対象物に適用するもの．
「型」を無限に増やせるオブジェクト指向は，スクリプト言語の長所を最大化したもの．

言葉の定義

型 → クラス
変数 → オブジェクト

ユーザが覚えるべきAPIが最小限で済む(1)

クラスの継承 (開発者が不統一なAPIを作らないように)

オブジェクト指向言語では，開発者が既存のクラスを流用して，新しいクラスを作る事ができる(継承)．
あるクラスを継承して作った新しいクラスを，派生クラスと呼ぶ．
継承を使っていないクラスを，基底クラスと呼ぶ．

開発者は，新しい対象物をクラスで管理する時において，様々な派生クラスが作られる事が予想される場合，「抽象クラス」といってメンバ関数の仕様だけを策定した基底クラスを作る．
開発者は，派生クラスにおいて，基本的には 抽象クラスの持つすべてのメンバ関数を使えるようにしなければならない．
開発者が， 抽象クラスから継承したメンバ関数の引数の仕様を改変する事は許されない(メンバ関数の追加は可能)．

↓
開発者が異なっても，抽象クラスからの継承を使う場合にはメンバ関数の引数がバラバラになる事はない．
↓
ユーザは，抽象クラスのAPIさえ知っていれば，基本的にはすべての派生クラスが利用可能．

ユーザが覚えるべきAPIが最小限で済む(2)

クラスの継承 (具体例)

LIBSPOOのストリーム入出力APIの設計．

抽象クラス(CSTREAMIOクラス)で定義されるメンバ関数．
.open( const char *mode, const char *path )
.close()
.scanf( const char *format, ... )
.printf( const char *format, ... )
.read( void *buf, size_t size )
.write( const void *buf, size_t size )
.getstr( char *buf, size_t size )
.putstr( const char *buf )
.getchr()
.putchr( int ch )

開発者が，抽象クラスを継承するクラス(派生クラス)を作る場合，上記メンバ関数をすべて使えるようにしなければならない．

派生クラス:
・STDSTREAMIO … 標準入出力を扱う
・GZSTREAMIO … gzip圧縮・伸長に対応したストリーム入出力
・BZSTREAMIO … bzip2圧縮・伸長に対応したストリーム入出力
・HTTPSTREAMIO … httpサーバからの入力
・FTPSTREAMIO … ftpサーバから入力・ftpサーバへ出力
などなど

C言語の標準入出力とzlibとの違い

      /* stdio.h */                 /* zlib.h */
      FILE *fp;                     gzFile fp;
      fp = fopen(filename, "r");    fp = gzopen(filename, "r");
      fread(buf, 1, size, fp);      gzread(fp, buf, size);
      fgets(buf, size, fp);         gzgets(fp, buf, size);
      fclose(fp);                   gzclose(fp);