抽象型
| 型システム |
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| 主要カテゴリ |
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静的型付け vs 動的型付け 強い vs 弱い 明示的 vs 型推論 名前的 vs 構造的 ダックタイピング |
| マイナーカテゴリ |
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部分型 再帰型 部分構造型 依存型 漸進的型付け フロータイピング 潜在的型付け |
| 型理論のコンセプト |
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直積型 - 直和型 交差型 - 共用型 単一型 - 選択型 帰納型 - 精製型 トップ型 - ボトム型 函数型 - 商型 全称型 - 存在型 一意型 - 線形型 |
抽象型（ちゅうしょうがた、英: abstract type）とは、コンピュータプログラミングの型システムで扱われる型の一種であり、型理論では存在型の解釈で説明されるものに相当している。オブジェクト指向プログラミングでよく用いられており、その各言語では、抽象クラス（abstract class）やインターフェース（interface）やプロトコル (protocol)などの形態で実装されている。例えばJavaでの抽象型は、具象メソッドと抽象メソッドの混合構成の抽象クラスと、抽象メソッド限定構成のインターフェースである[1]。抽象型は通常、記名的型付けに準拠しているデータ型とされている。
抽象型の表示
抽象クラスは、以下のようないくつかの方法で生成され、示され、シミュレートされる。
- JavaやC#では、クラス定義の際に明示的にキーワード
abstractを付与することで抽象クラスであることを示す。 - クラス定義の中で、クラスがそのプロトコルの一部として受容することを宣言されているが、実装は提供されないメソッド（抽象メソッド、C++では純粋仮想関数と呼ぶ）を含む場合、そのクラスは抽象クラスである。
- 抽象型を継承するが、実装が必要な機能（抽象メソッド）をすべてオーバーライドしないクラスもまた抽象クラスである。
- Smalltalkなどの動的型付き言語では、自分自身 (this) へ送信するメソッドが実装されていない場合、そのクラスは抽象クラスと見なせる。（ただし、このような実装は単なるバグの可能性もあり、実行してみるまでエラーであることが検出できない。）
抽象型の使用
抽象型は、静的型付けのオブジェクト指向言語では重要な機能である。派生型が作成できない言語には存在しない。動的型付け言語の場合は等価な機能は存在しない（ダック・タイピングがあるので抽象型は不要である）。ただし Trait は最近の動的型付き言語に見られる。
派生型のないクラスを「リーフクラス」とし、それ以外を抽象クラスに分類している書籍もある[2]。
抽象型は、派生型が実装すべきメソッド群をプロトコルとして規定することができる。多くの言語では抽象型のインスタンスは生成できず、派生型は全ての必要な機能を実装しなければならない。このことはプログラムの正当性を保証する役割を担っている。
抽象型の種類
抽象型を生成する機構はいくつかある。
- オブジェクト指向言語で言われる抽象クラスとは、
abstractを明示的に宣言されたクラスか、抽象メソッド（メソッドシグニチャ定義だけで実行コード実装されていないメソッド）を含むクラスである。通常のクラスと異なり、インスタンス化はできない。抽象メソッドだけで構成されたクラスは純粋抽象クラスと呼ばれる。言語によっては純粋抽象クラスをインターフェースと別定義している。 - Common Lisp Object System (CLOS) では Mixin が作法として定着している。CLOSのMixinで扱われる抽象型とは、クラス名だけの定義で実体のないマーカークラスを指しており、これは振る舞い文脈（behavioral context）とも呼ばれる。これは Flavors を由来としたプログラミング作法である。なお、CLOSではクラス内で定義される仮想関数（virtual function）機構の代わりに、クラスから独立して定義される総称関数（generic function）機構を使う。
- Javaなどにはインターフェースがある。インタフェースはメソッドのシグネチャや定数をもつことができるが、メソッドの実装や変数（フィールド）をもつことはできない。Javaのクラスは複数のインタフェースを実装できる。Javaにおける抽象クラスは、インタフェースを実装し、いくつかのメソッドのシグネチャを定義していることもあるが、一方でキーワード
abstractにより抽象化されたままのメソッドを持っている。 - トレイトが抽象型に当たるのかは諸説分かれる。トレイトの本質は独立メソッドないし総称メソッドの複合体だからである。これをRubyはモジュールと呼び、Rakuはロール（Roles）と呼んでいる。トレイトは1980年代のSmalltalkの拡張として発案されたものが原点であり、上述のCLOSのMixin作法のマーカークラスがヒントにされていた。この元祖トレイトはメソッド複合体をクラスに多重継承させるための機構であり、トレイト同士の合成（union）と交差（intersection）も可能な構造的型付けの性質を持っていた。トレイトは後の関数型スタイルのオブジェクト指向言語で様々な実装形態に解釈されて、その中にはインターフェースとの類似形もあったので、これが抽象型と見なされる一因になっている。
- Swiftはプロトコル（Protocol）を導入している。これはインターフェースとトレイトを融合して関数型の型システムを加えた抽象型である。
脚注・出典
- ^ Abstract Methods and Classes The Java Tutorials
- ^ Riel, Arthur (1996). Object-Oriented Design Heuristics. Addison-Wesley Professional. p. 89. ISBN 020163385X
参考文献
- Types and Programming Languages by Benjamin Pierce (MIT Press 2002) [1]
- More Effective C++: 35 New Ways to Improve Your Programs and Designs by Scott Meyers (1995) ISBN 0-201-63371-X
外部リンク
- Traits: Composable Units of Behavior by Nathanael Schärli, Stéphane Ducasse, Oscar Nierstrasz and Andrew Black
