【C#入門】オブジェクト指向とは？クラス/インスタンスの全体像を解説！

C#を学習すると必ず出てくるのが、オブジェクト指向！

悩んでる人

オブジェクト指向って何？

おしけん

オブジェクト指向は、C#開発において非常に重要な考え方なんです。

C#は、オブジェクト指向をベースとしたプログラミング言語なので、オブジェクト指向の理解はとても重要です。

本記事では、C#のオブジェクト指向について、イメージ図付きでわかりやすく解説します。

この記事を書いた人

• システムエンジニア10年目
• 会社員3年⇒フリーランス7年目
• 保険系 / 物流系 / 鉄道系 / 小売系などのシステム開発に従事
• プログラミングサポーター3年目
• IT学習サポート実績：100名以上

【C#】オブジェクト指向とは

オブジェクト指向とは、プログラムで扱うデータや処理をオブジェクトという単位で整理しながらプログラム全体を組み立てていく考え方です！

C#では、オブジェクト指向が採用されています。

悩んでる人

データや処理をオブジェクト単位で整理するって何？

おしけん

ピンときませんよね。順番に説明していきますね！

オブジェクト指向が生まれた理由とは

オブジェクト指向が登場する前は、手続き型が主流でした。

次のコード例であれば、処理１⇒処理２⇒処理３の順で実行していきます。

static void Main(string[] args)
{

    //処理１：英語でこんにちはを出力
    Console.WriteLine("Hello, World!");

    //処理２：日本語でこんにちはを出力
    Console.WriteLine("こんにちは");

    //処理３：スペイン語でこんにちはを出力
    Console.WriteLine("Buenos dias!!");

}

手続き型は、基本的な考え方です。

しかし、手続き型だけでは現実的に困る場面が増えてきたため、オブジェクト指向という考え方が生まれました。

悩んでる人

手続き型で困る場面って何だろう？

おしけん

これは、実際のシステム開発を経験しないと難しい感覚ですね

手続き型が抱えていた問題点をイメージするため、オブジェクト指向との違いを説明します。

手続き型とオブジェクト指向の違いとは

極端に言うと、違いはクラスの有無です。

悩んでる人

クラスって何だろう？

おしけん

クラスはデータと処理をひとまとめにする仕組みと考えてください。

手続き型では、データと処理はバラバラに管理されています。

以下の例では、部署名や経歴のデータと、更新処理が別々に存在していて、メイン処理から更新処理を実行しています。

一方で、オブジェクト指向の場合は、データと処理をクラス単位でまとめるため、意味のある集まりとして管理することができます。

以下の例では、社員のデータと更新処理が、クラスという枠にまとめられています。

悩んでる人

オブジェクト指向は、データと処理をオブジェクト単位でまとめないの？クラス単位なの？

おしけん

めちゃくちゃ良い疑問です

クラスとオブジェクトの違いについて、これから説明しますね。

クラスとオブジェクトの違いとは

簡単に言えば、クラスはデータ型で、オブジェクトは具体値です。

以下のコード例のように、stringやintはデータ型で、「ジョン」や「27」は具体値です。

クラスとオブジェクトも、これと同じ関係なんです！！

static void Main(string[] args)
{

     //データ型：string　、具体値：ジョン
     string fullName = "ジョン";

     //データ型：int　、具体値：27
     int currentAge = 27;

}

つまり、オブジェクトを生成するとは、クラスをデータ型として変数宣言し、変数に具体的な情報を設定することです。

おしけん

たい焼きを例にすると、「たい」の形をした専用の金属型がクラスで、オブジェクトは実際に食べられるたい焼きを指すイメージです。

以下の例では、社員クラスをデータ型として、2つの変数を宣言して、それぞれAさんとBさんの社員情報を設定するということになります。

Aさん、Bさんのオブジェクトは同じデータ型であっても、設定されているデータが違うということです。

おしけん

色々と説明しましたが、ここで一度整理しましょう！

おしけん

オブジェクト指向は、関連するデータと処理をオブジェクト単位または、クラス単位でまとめることを前提とした考え方といえます。

悩んでる人

ややこしいですね。

おしけん

オブジェクト指向は思想なので、どうしても説明が曖昧になってしまいます。

プログラムで処理する場合は、オブジェクト単位で操作するため、データと処理はオブジェクト単位でまとめられていると表現できます。

そして、オブジェクトを扱う事前準備として、データを保持する変数とデータを操作する処理をまとめるクラスを定義する必要があるので、クラス単位でまとめる考え方と呼ぶこともできます。

おしけん

オブジェクト指向は、C#に限らず、JavaやRubyなど様々なプログラミング言語で採用されています。

【C#】オブジェクト指向を理解するために必要な用語

C#開発でオブジェクト指向を理解するために、次の5つの用語を押さえましょう。

クラスとメンバーについて

クラスは、自由にカスタマイズできるデータ型であり、データの形と関連する処理をまとめたテンプレートになります。

データ型には、string型やint型などがあり、以下のコード例のように、データ型に応じた変数を宣言できます。

// メイン処理
static void Main(string[] args)
{
     // 変数の宣言と初期化
     string name = "マイケル";
     int age = 26;
}

同様に、クラスもデータ型の一つなので、クラス型の変数を宣言できるのです。

クラスは、関連するデータと処理をまとめる形でカスタマイズします。

おしけん

オブジェクト指向によるプログラムを実現するため、クラスは必要不可欠といっても過言ではありません。

以下は、社員情報に関連するデータと処理をまとめたクラスの例です。

クラスはこんなイメージで作成します！

// 社員クラス
public class Employee()
{

    //***************************************
    // データ（フィールドとも呼ぶ）
    //***************************************
    public string _EmployeeId;   //社員ID
    public string _EmployeeName; //社員名
    public string _CurrentDepartmentName;  //部署名

     
    //***************************************
    // 処理（メソッドとも呼ぶ）
    //***************************************

    //部署更新
    public void UpdateDepartment(string NewDepartmentName)
    {

        //現在の部署名を新しい部署名で更新する
        this._CurrentDepartmentName = NewDepartmentName;

    }

}

あくまでも、クラスはデータ型の定義をするだけ！！

クラスの内容を使うには、インスタンス化する必要があります。

悩んでる人

インスタンス化って、何だろう？

インスタンス化とは、クラス定義を元に、具体的なデータを生成する操作のことで、具体的なデータのことをインスタンスと呼びます。

つまり、クラスはデータ型で、インスタンスは具体的なデータを指します。

悩んでる人

具体的なデータはオブジェクトって聞いた気がするけど、インスタンスで正しいのかな？

おしけん

いい疑問です。ややこしいですよね。

まずは、インスタンスとオブジェクトの違いについて、整理しておきましょう！

インスタンスとオブジェクトの違いとは

インスタンスは、オブジェクトの一つで、クラスから生成したオブジェクトを指します。

言葉の意味としては、オブジェクトがインスタンスよりも広義的に扱われますね。

おしけん

正直、実務では、オブジェクトとインスタンスを使い分けている人はいない印象です。

チームメンバーとやり取りする際は、オブジェクト≒インスタンスとして、会話しても問題はないです。

おしけん

クラスとインスタンスの関係について、もう少し説明しますね

クラスとインスタンスの関係とは

悩んでる人

クラスとインスタンスって、何がどう違うの？

クラスとインスタンスの関係は、「設計図」と「実際に作られたモノ」の関係です。

おしけん

もちろん、データ型と具体的なデータの関係といっても問題ないです。

また、オブジェクトとインスタンスは、ほとんど同じ意味で使われるため、「クラスとインスタンスの関係」は、「クラスとオブジェクトの関係」と同じことが言えます。

車を例にすると、クラスが「車の設計図」、インスタンスが「実際の車」にあたります。

おしけん

車の例で実際のコード例を紹介しますね！

クラス（設計図）の定義はこんな感じです

// 車クラス
class Car
{
    //***************************************
    // データ
    //***************************************
    public string _Name;  //車の名前
    public string _Color; //車体の色

    //***************************************
    // 処理
    //***************************************

    //コンストラクタ
    public void Car(string inputName, string inputColor)
    {
        _Name = inputName;
        _Color = inputColor;
    }

    public void Run()
    {
        Console.WriteLine($"{Name}が走ります");
    }
}

インスタンス化はこんな感じです。

// メイン処理
static void Main(string[] args)
{
     // クラス型で変数宣言（Carクラスの変数を3つ用意)
     Car car1;
     Car car2;
     Car car3;

     // インスタンス化して変数に代入
     Car car1= new Car("プリウス","白");
     Car car2= new Car("クラウン","黒");
     Car car3= new Car("カローラ","赤");
}

インスタンス化とは、new Car("プリウス","白")などのことで、具体的なデータを生成します。

インスタンス化したら変数へ代入しています。

車の設計図があっても、設計図だけでは車とは言えません。

車は、設計図をもとに製造されて、はじめてプログラムが扱える存在として認識できます。

ここでポイントは、1つのクラスから複数のインスタンスを作れること！！

おしけん

クラスとインスタンスの違いは、オブジェクト指向の第一歩です！ここをしっかり理解するだけで、その後の学習がグッとラクになりますよ！

悩んでる人

インスタンス化は分かったけど、書き方はnew Car("プリウス","白")でいいの？new Car()は違うの？

おしけん

いい疑問です！

実は、コンストラクタという仕組みが関係しているので、コンストラクタについて説明しますね。

コンストラクタとは

コンストラクタとは、インスタンス化するタイミングに一度だけ実行される特殊なメソッドです。

コンストラクタは基本的に無くてもエラーにはなりません。

しかし、コンストラクタの有無によって、インスタンス化する時の手間が違ってきます。

コンストラクタ無しのインスタンス化

// メイン処理
static void Main(string[] args)
{
     // クラス型で変数宣言（Carクラスの変数を3つ用意)
     Car car1;

     // インスタンス化して変数に代入
     Car car1= new Car();
     
     // インスタンスの各データを更新
     car1._Name = "プリウス";
     car1._Color = "白";
}

コンストラクタが無い場合は、インスタンス化した後、_Nameと_Colorへの代入文を別で書く必要が！

一方で、コンストラクタがある場合は、インスタンス化する時、同時に_Nameと_Colorへの代入も実行できます。

コンストラクタ有りのインスタンス化

// メイン処理
static void Main(string[] args)
{
     // クラス型で変数宣言（Carクラスの変数を3つ用意)
     Car car1;

     // インスタンス化して変数に代入
     Car car1= new Car("プリウス","白");
}

以下のコード例のように、コンストラクタを追加する場合は、クラス名と同じ名前とすることがポイントです。

new Car("プリウス","白")の実行時、コンストラクタが実行されて、_Nameと_Colorへの代入が実施されます。

コンストラクタの記載例

// 車クラス
class Car
{
    public string _Name;  //車の名前
    public string _Color; //車体の色

    //コンストラクタ（クラス名と同じ名前のメソッド）
    public void Car(string inputName, string inputColor)
    {
        _Name = inputName;
        _Color = inputColor;
    }
}

悩んでる人

ところで、インスタンスとオブジェクトって同じものなのかな？

おしけん

似ているので、ややこしいですよね！

今までの内容を振り返ると、次の5つの用語を整理できれば、オブジェクト指向によるC#プログラミングがかなり分かるようになりますよ。

【C#】オブジェクト指向を使う3つのメリット

オブジェクト指向を使うメリットは、次の3つです。

メリット：プログラムを整理しやすくなる

関連するデータと処理をクラスにまとめることで、コードの見通しがよくなります。

例えば、会員情報を管理するプログラムの場合、会員ID・名前・メールアドレスなどのデータをバラバラの変数で管理せず、Memberクラスとしてひとまとめにできます。

プログラムが大きくなっても、どこに何があるのかが一目で分かるようになります。

悩んでる人

バラバラに変数を作っても動くし、クラスにまとめる必要ってあるの？

おしけん

小さなプログラムでは分かりにくいですが、変数が100個・1000個と増えると一気に管理が大変になります！

メリット：処理を再利用しやすくなる

1つのクラスを作っておけば、何度でもインスタンスを作ることができます。

会員管理であれば、Memberクラスのインスタンスを人数分作るだけで、同じデータ構造・同じ処理が何人分でも使い回せます。

毎回ゼロから変数や処理を書き直す必要がなくなるため、開発効率が大幅に上がります。

メリット：修正や変更に対応しやすくなる

オブジェクト指向を使うと、修正する場所をクラスの中に限定できます。

たとえば、会員情報の表示方法を変えたい場合、Memberクラスの中だけを修正すれば済みます。

プログラム全体に処理が散らばっていると、修正箇所を探すだけでも一苦労です。

おしけん

プログラムは作って終わりではありません！あとから修正することも多いので、整理しやすい形で作ることが大切です！

オブジェクト指向の4つの基本原則

C#のオブジェクト指向には、次の4つの重要な考え方があります。

Microsoftの公式ドキュメントでも、この4つがC#のオブジェクト指向の基本原則として紹介されています。

Microsoft公式サイトはコチラ

続きを読む

オブジェクト指向プログラミング – C# C# では、抽象化、カプセル化、継承、ポリモーフィズムなど、オブジェクト指向プログラミングが完全にサポートされています。

それぞれ紹介しますね！

原則１：抽象化とは？

抽象化とは、プログラムで扱うために必要な情報だけに絞って整理することです。

おしけん

オブジェクト指向では、現実世界のものシステム上に置き換えますが、置き換えるときに抽象化を考えます。

実際の車の場合、エンジン・タイヤ・ブレーキ・ライト・ハンドルなど、無数の情報があります。

しかし、プログラムで「走る・止まる」だけを表現したいなら、すべての情報は必要ありません。

つまり、現実世界のものは、様々な情報を持っていますが、クラスとして定義する際は、システムで扱う情報だけに絞ることが抽象化です。

おしけん

抽象化は「余計なものを削ぎ落とす」作業です。最初から完璧にやろうとせず、まず動くものを作りながら少しずつ整理していく感覚で大丈夫ですよ！

原則２：カプセル化とは？

カプセル化とは、データを外部から直接変更されないようにして、安全に扱う考え方です。

おしけん

銀行口座を例にカプセル化を説明していきますね。

例えば、銀行口座クラスを、以下のように定義したとします。

// 銀行口座クラス
class BankAccount
{
    // 口座名義
    public string AccountName { get; set; }

    // 残高
    public int balance;

    // コンストラクター
    public BankAccount(string accountName, int initialBalance)
    {
        AccountName = accountName;
        balance = initialBalance;
    }
}

残高を管理するフィールドbalanceのアクセス修飾子には、publicが指定されているので、以下のコード例ように、簡単に-1000円を設定できてしまいます。

これは、システムとしては非常にマズイ状態です。

// メイン処理
static void Main(string[] args)
{

    BankAccount account = new BankAccount("田中", 10000);

    //簡単に-1000円を設定できてしまう。
    // balanceは口座の残高をセットするフィールドなので、簡単にマイナスを設定できるのはマズイ
    account.balance = -1000;

}

一方で、以下のように、フィールドbalanceのアクセス修飾子をpublic⇒privateにすれば、外部から直接マイナス値を設定できなくなります。

外部から直接設定できない代わりに、メソッドのDeposit()やWithdraw()を用意し、メソッドのみで設定できるようにします。

// 銀行口座クラス
class BankAccount
{
    // 口座名義
    public string AccountName { get; set; }

    // 残高
    //  外部から直接変更されないように private にする
    private int balance;

    // コンストラクター
    public BankAccount(string accountName, int initialBalance)
    {
        AccountName = accountName;
        balance = initialBalance;
    }

    // 入金する
    public void Deposit(int amount)
    {
        if (amount <= 0)
        {
            Console.WriteLine("入金額は1円以上を指定してください。");
            return;
        }

        balance += amount;
        Console.WriteLine($"{amount}円を入金しました。");
    }

    // 出金する
    public void Withdraw(int amount)
    {
        if (amount <= 0)
        {
            Console.WriteLine("出金額は1円以上を指定してください。");
            return;
        }

        if (amount > balance)
        {
            Console.WriteLine("残高不足のため、出金できません。");
            return;
        }

        balance -= amount;
        Console.WriteLine($"{amount}円を出金しました。");
    }

    // 残高を表示する
    public void ShowBalance()
    {
        Console.WriteLine($"{AccountName}さんの残高は{balance}円です。");
    }
}

さらに、Deposit()やWithdraw()の処理内で、マイナス値が指定されたらエラーとするようにチェックすることで、不正な操作や想定外のバグを防ぐことができます。

// メイン処理
static void Main(string[] args)
{

    BankAccount account = new BankAccount("田中", 10000);

    account.ShowBalance();

    account.Deposit(5000);
    account.ShowBalance();

    account.Withdraw(3000);
    account.ShowBalance();

    account.Withdraw(20000);
    account.ShowBalance();

}

つまり、カプセル化とは、フィールドをprivateにして直接編集できないようにする代わり、編集専用のメソッドを介して、間接的にフィールドを更新できるようにすることです。

おしけん

ちなみに、専用メソッドのことをアクセサと呼び、アクセサの機能を持ったフィールドのことをプロパティと呼びます。

カプセル化は、アクセサやプロパティを使うことで実現させることができます。

おしけん

カプセル化を使うと「おかしな値が外から直接代入される」というバグを防げます！

原則３：継承とは？

継承とは、既存のクラスをもとに新しいクラスを作る仕組みです。

共通する処理を親クラスとしてまとめ、子クラスでそれを引き継げます。

例えば、動物クラスを親クラスとして、犬クラスと猫クラスと鳥クラスをそれぞれ子クラスとして派生できます。

動物クラスを継承して、犬クラスを作るには、class Dog : Animalのように書きます。

// 動物クラス
class Animal
{
    public string Name;
    public void Eat() { Console.WriteLine($"{Name}がごはんを食べます"); }
}

// 犬クラス
// （Animalを継承。動物クラスのEatメソッドをそのまま使える）
class Dog : Animal
{
    public void Bark() { Console.WriteLine($"{Name}が吠えます"); }
}

おしけん

継承は「親の財産を引き継ぐ」イメージです！
共通する処理を何度も書かなくてよくなるので、コードの量が減って管理もしやすくなりますよ！

原則４：ポリモーフィズム

ポリモーフィズムとは、同じメソッド名でも、クラスによって実行される処理が変わる仕組みです。

おしけん

ポリもーフィズムは、多態性とも言います

virtual と override を使って、子クラスごとに処理を上書きできます。

class Animal  {
   public virtual void Speak() { 
        Console.WriteLine("鳴きます"); 
   } 
}

class Dog : Animal {
   public override void Speak() {
        Console.WriteLine("ワン！"); 
   } 
}

class Cat : Animal {
   public override void Speak() {
        Console.WriteLine("ニャー！");
   }
}

おしけん

「同じ命令でも、相手によって動きが変わる」仕組みです！最初は難しく感じるかもしれませんが、継承を理解したあとに学ぶとスムーズに理解できますよ！

C#のオブジェクト指向を学ぶ順番

オブジェクト指向は、次の順番で学ぶのがおすすめです。

いきなり継承やポリモーフィズムから入ると難しく感じやすいので、基礎からひとつずつ積み上げていきましょう。

おしけん

最初から完璧に理解しなくても大丈夫です！まずはクラスを作って、インスタンスを作成して、メソッドを呼び出す流れに慣れることが大切です！

C#のオブジェクト指向でよくある質問

クラスとオブジェクトの違いは？

悩んでる人

クラスとオブジェクトって、結局何が違うの？

詳しくは、この記事の「クラスとオブジェクトの違いとは」をご確認ください。

クラスはオブジェクトを作るための設計図、オブジェクトはクラスをもとに作られた実体です。

おしけん

車で例えると「設計図 = クラス」「実際の車 = オブジェクト」のイメージです！

設計図だけでは走れないように、クラスを定義しただけではプログラムの中で扱うことができません。

newキーワードでインスタンス（オブジェクト）を作ることで、はじめてデータを持ち、メソッドを呼び出せるようになります。

インスタンスとオブジェクトの違いは？

悩んでる人

インスタンスとオブジェクトって、どっちも同じじゃないの？

おしけん

初心者のうちはほぼ同じ意味として理解して大丈夫です！厳密な使い分けは、基礎に慣れてから意識しましょう！

初心者はどこまで理解すればいい？

悩んでる人

オブジェクト指向って覚えることが多すぎる

悩んでる人

最初は何を理解すればいいんだろう？

まずは次の5つを理解できれば十分です。

継承やポリモーフィズムは、基礎に慣れてから少しずつ学んでいきましょう。

まとめ

本記事では、C#のオブジェクト指向の全体像について解説しました。

重要なポイントをまとめると、次のとおりです。

オブジェクト指向は、最初から完璧に理解しようとすると難しく感じます。

まずはクラスを作成してインスタンスを生成し、メソッドを呼び出すという基本的な流れを体で覚えるところから始めてみましょう！