継承

2025年11月7日

継承

英語表記: Inheritance

概要

継承（Inheritance）とは、オブジェクト指向プログラミング（OOP）の三大要素（カプセル化、継承、ポリモーフィズム）の一つであり、既存のクラスが持つ機能やデータを新しいクラスに引き継がせる仕組みです。このメカニズムは、コードの重複を避け、再利用性を最大限に高めることを目的としています。特に、プログラミングパラダイムの中でもオブジェクト指向を選択する最大の理由の一つが、この継承による効率的な構造化にあると私は考えています。子クラスは親クラスの機能をそのまま利用できるため、開発者は差分となる新しい機能だけを追加すればよいのです。

詳細解説

OOPにおける継承の役割と目的

継承は、プログラミングパラダイム（命令型, 関数型, オブジェクト指向）のうち、オブジェクト指向プログラミングの核となる設計技術を提供します。大規模なシステムを構築する際、多くのオブジェクトは共通の性質を持ちながら、一部の振る舞いだけが異なります。継承を用いることで、「共通の性質」を親クラス（スーパークラス）に集約し、「異なる振る舞い」を子クラス（サブクラス）で個別に定義できます。これにより、システムの設計に論理的な階層構造（is-a関係、例：「自動車」は「車両」である）をもたらし、コードの保守性と拡張性を飛躍的に向上させます。

もし継承がなければ、似たような機能を持つクラスを作成するたびに、同じコードを何度も記述しなければなりません。これは非効率的であるだけでなく、バグ修正が必要になった際に、すべてのコピーされた箇所を修正し直すという、非常に手間のかかる作業を発生させてしまいます。継承は、この「コードの冗長性」というプログラミングにおける大きな課題を解決するための、非常に洗練されたアプローチなのです。

継承の構成要素と動作原理

継承の仕組みを理解するために、以下の主要な用語を把握しておく必要があります。

親クラス（スーパークラス）: 機能を「与える側」のクラスです。共通の属性（変数）と振る舞い（メソッド）を保持します。
子クラス（サブクラス）: 機能を「引き継ぐ側」のクラスです。親クラスの非公開（private）でないすべての要素を自動的に利用できます。
オーバーライド（Override）: 子クラスが親クラスから継承したメソッドについて、その処理内容を上書きして独自の振る舞いを定義する機能です。これにより、共通のメソッド名でありながら、オブジェクトの種類に応じて異なる動作を実現できます（これはポリモーフィズムへと繋がります）。

動作原理としては、子クラスがインスタンス化される際、親クラスの構造も同時に組み込まれます。子クラスのオブジェクトは、親クラスで定義されたメソッドを、あたかも自分自身が持っているかのように呼び出すことができます。もし子クラスがそのメソッドをオーバーライドしていれば、子クラス独自の定義が優先されます。この「既存の機能を活かしつつ、必要な部分だけを修正する」という差分プログラミングの考え方は、開発効率を向上させる上で欠かせない要素だと断言できます。

継承とカプセル化の関係

継承はOOP の三大要素の一つですが、カプセル化（データの隠蔽）とも密接に関わっています。親クラスの属性がprivateに設定されている場合、子クラスであっても直接アクセスすることはできません。これは、親クラスが自身の内部構造を保護し、意図しない変更を防ぐためのカプセル化の原則が適用されているためです。子クラスが親クラスのデータにアクセスしたい場合は、親クラスが提供する公開されたメソッド（ゲッターやセッター）を経由する必要があります。この連携によって、構造の再利用と同時に、データの安全性が確保されているのです。

具体例・活用シーン

継承の概念を理解するために、身近な「乗り物」を例にした具体的な設計モデルを考えてみましょう。

車両の設計図というメタファー

私たちは複雑な設計を考えるとき、ゼロから始めるのではなく、既存のテンプレートや設計図を参考にします。継承とは、まさにこの「テンプレートの利用」をプログラム上で実現する機能です。

親クラスの定義:

クラス名: 車両 (Vehicle)
- 属性: 速度、乗員定員、燃料タイプ
- メソッド: 走行する()、停止する()、燃料を補給する()

この車両クラスは、すべての乗り物に共通する基本的な機能を提供します。これが「共通の設計図」です。

子クラスの派生と利用:

子クラス: 自動車 (Car)
- 車両クラスからすべての属性とメソッドを継承します。
- 追加の属性: ドア数、トランク容量
- 追加のメソッド: エアコンをつける()
別の子クラス: 船 (Ship)
- 車両クラスから継承します。
- オーバーライド: 走行する() メソッドを「航行する」という独自の処理に上書きします。
さらに派生したクラス: トラック (Truck)
- 自動車クラスを継承します（孫クラス）。
- 車両の機能に加え、自動車の機能もすべて利用できます。
- 追加の属性: 最大積載量

もしここで100種類の乗り物クラスを作る必要があったとしても、開発者は車両クラスのコードをコピーする必要は一切ありません。新しい乗り物に必要な差分機能だけを記述すれば、残りはすべて継承によってまかなわれます。これは、システムの設計図を論理的かつ重複なく整理するための、強力なツールだと感じます。もし車両クラスの「燃料を補給する()」メソッドにバグが見つかったとしても、親クラスを一度修正するだけで、すべての自動車や船にその修正が即座に反映されるのです。