エンジニアの必修科目であるオブジェクト指向を理解してスキルアップを目指そうオブジェクト指向とは?学生向けにメリットや関連用語を解説

最終更新日:2021年7月5日

オブジェクト指向は現代的なプログラミングにおいて必ず必要となる知識です。一方で、オブジェクト指向の概念は難しく、わかりにくいものでもあります。プログラミングスキルを高めて就職活動に生かそうとする際に、オブジェクト指向は最初の難関となるでしょう。
この記事では、少しでもわかりやすくオブジェクト指向について理解できるように、オブジェクト指向の概要に加えて、重要キーワードの理解に焦点をあて解説を行います。

1. オブジェクト指向とは

まず、オブジェクト指向の概要について紹介します。

オブジェクト指向の概要

オブジェクト指向とは、プログラムの設計においてすべてをオブジェクト(モノ)として扱う考え方のことです。オブジェクト指向プログラミングでは、オブジェクト単位でデータと処理内容を記述します。

これだけ聞くとオブジェクト指向は難しい概念だと感じられるかもしれません。オブジェクト指向の理解のファーストステップとしては、「データと処理をひとまとまりにしてオブジェクトとして扱うことで様々なメリットを受けられる」ということをまずは押さえておくとよいでしょう。

学生がオブジェクト指向を習得することのメリット

現代で利用されるプログラミング言語の大半はオブジェクト指向にそって設計されています。高度なプログラミングスキル習得のためにはオブジェクト指向の理解は避けることができません。将来的にエンジニアとして活躍するために、オブジェクト指向を理解することは必須科目と言ってよいでしょう。

就職活動においても、プログラミング言語を習得していることに加え、オブジェクト指向についても理解していることをアピールすることで、エンジニアとしての素質が評価されるでしょう。将来的にもエンジニアとして活躍が期待できると見なされ、就職活動も有利に進めることができます。

2. オブジェクト指向の理解に重要となる主な用語

オブジェクト指向の理解のためには、オブジェクト指向を構成するキーワードを押さえておくことが重要です。以下では、オブジェクト指向を理解する上で重要となる用語について解説します。

オブジェクト

オブジェクトは、オブジェクト指向でプログラムを設計する際の基本的な単位となります。
例えば、自動車の運転システムを設計する場合、車や道路、信号などがオブジェクトとなります。オブジェクト単位でプログラムを設計することで様々なメリットがあるというのが、オブジェクト指向の要点となります。

クラス

オブジェクト指向プログラミングにおいて、オブジェクトの内容はクラスとして記述されます。
クラスには、オブジェクトが持つデータを「プロパティ(またはクラス変数など)」として記述し、クラスが行う処理を「メソッド(またはメンバ関数など)」として記述します。
例えば、車クラスであればプロパティとして速度や燃費、ガソリン残量などを定義し、メソッドとして加速やブレーキ、ハンドル操作などを定義します。

インスタンス

クラスで記述したオブジェクトを、具体的にプログラム中で利用する際にはインスタンス化を行います。
インスタンスは、クラスを金型として作成された実物と考えるとよいでしょう。例えば、車クラスから軽自動車インスタンスやトラックインスタンスなどを作成するイメージです。

作成されたそれぞれのインスタンスは、クラスで定義したデータを個別に保持します。例えば車クラスから作成した軽自動車インスタンスは燃費20km/lというプロパティを保持し、トラックインスタンスは燃費5km/lというプロパティを保持するようなイメージです。

カプセル化

クラスは他のクラスから勝手に操作されないように、クラス外からの操作を制限するようにします。これをカプセル化といいます。

カプセル化により、例えば車クラスの速度を他のクラスから勝手に変更されないようにできます。もし車クラスの速度を変更したい場合は、車クラスの加速メソッドを経由して実施します。これにより、他のクラスが勝手に車の速度を500km/hなどありえない値にしてしまうことを防げます。カプセル化という考え方により、プログラムの安全性を向上させることができます。

継承

オブジェクト指向では、一旦作成したクラスの内容を拡張して新しいクラスを作成することができます。これを継承と呼びます。

例えば、車クラスから電気自動車クラスを作成する場合であれば、車クラスで定義したプロパティやメソッドに加え、電気自動車で新たにバッテリーなどのプロパティを追加するだけで電気自動車クラスを作成し、利用することができます。これにより、プログラムの生産性を向上させることができます。

3. オブジェクト指向を利用するメリット

以下では、オブジェクト指向を利用するメリットについて解説します。

プログラムの保守性・安全性が高まる

上述の通り、オブジェクト指向のカプセル化という考え方により、プログラムが意図しない動作をすることを防ぐことができ、プログラムの安全性が高まります。また、プログラムの修正時も他のクラスとの接点部分のみに依存関係があるため、それ以外の範囲はクラスごとに自由に修正できるため、プログラムの保守性も高まります。

複数人での開発に向く

オブジェクト指向プログラミングでは、クラス同士の関連性を下げることでそれぞれのクラスを個別に開発することができます。これにより、複数人で開発を行う際にも分業しやすいというメリットがあります。
現代的なシステム開発では、エンジニア一人で開発することは稀です。分業のしやすさは、システム開発における重要なポイントとなります。

生産性が向上する

クラス単位でプログラムを作成しているため、新たなシステムを構築する際に、過去に作成したクラスを再利用することができます。また、継承を利用することで、既存のプログラムを再利用して新たな機能を開発することもできます。
このように、オブジェクト指向を利用することでプログラムの記述量を抑えることができ、生産性を向上させることができます。

4. 主なオブジェクト指向型プログラミング言語

以下では、主なオブジェクト指向型プログラミング言語について解説します。

C++

C++はC言語をベースとして1985年に開発されたオブジェクト指向型プログラミング言語です。オブジェクト指向普及の先駆けともなった言語で、高速に動作することが特徴ですが、記述方法が難しいという面もあるため、現在ではC++をより使いやすく改善したC#が利用されることも多いです。

Java

Javaは1995年に誕生した代表的なオブジェクト指向型プログラミング言語のひとつです。上述したC++を参考にしつつ、ガーベジコレクションなどの機能が強化されていることが特徴で、特に業務システムなどをメインとして多数の採用事例がある言語です。

Python

Pythonは、1991年に誕生したスクリプト型のオブジェクト指向型プログラミング言語です。近年ではAIの開発に利用されることが多く、人気となっています。
比較的記述量が多くなりがちなオブジェクト指向を採用しつつも、簡潔な表現ができることが特徴で、生産性に優れます。

Ruby

Rubyは1995年に日本で誕生したオブジェクト指向型プログラミング言語です。Python同様に簡潔に処理を記述できることが特徴で、生産性に優れます。日本で誕生した言語であることもあり、日本語のドキュメント類や関連書籍が豊富に存在する点も利用上のメリットです。

5. まとめ

オブジェクト指向とは、プログラムの設計においてすべてをオブジェクト(モノ)として扱う考え方のことです。現代的なプログラミングを習得する上で必須の知識ですが、抽象的な概念であるがゆえに、難しく捉えられることも多いです。まずはクラスやインスタンスといった重要なキーワードを押さえるところからスタートし、ITエンジニアとしての経験を重ねる中で理解を深めていくことをおすすめします。

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