PHPとJavaScriptにおけるオブジェクト指向を比較する

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PHPとJavaScriptにおける
オブジェクト指向を比較する
makoto kuwata <kwa@kuwata-lab.com>
http://www.kuwata-lab.com/
2013-09-14 (Sat)
PHPカンファレンス2013
【更新履歴】
・2013-09-17: 大幅に加筆修正

本発表について
• PHPでのオブジェクト指向の仕組みを理解する
• JavaScriptでの（同上）
• Class BaseとPrototype Baseの違いを理解する
• オブジェクト指向言語の基礎知識があること
（クラス、インスタンス、メソッド、etc）
• JavaScriptを書いた経験があること
• 独自の解釈が登場！自分で考えて判断を！
【目的】
【前提】
【注意】

オブジェクト指向機能の仕組み
（PHP編）
Internal Mechanism of OOP in PHP

メソッド呼び出し
変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
オブジェクト指向機能の肝であるメソッド呼び出しの仕組みを説明します。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
変数はポインタであり、インスタンスオブジェクトを参照しています。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
インスタンスオブジェクトには、クラスオブジェクトへの隠しポインタがあります。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
クラスオブジェクトは、メソッド探索テーブルへのポインタを持っています。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
メソッド名をキーにしてメソッド関数を探し、もしあれば実行します。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
もしメソッド名が見つからなければ、親クラスをります。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
そこでも同じように、メソッド探索テーブルを使ってメソッドを検索します。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
最後にルートクラスでもメソッドが見つからなければ、実行時エラーとなります。

変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
function () {
.....
}
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
このように、メソッドは呼び出し時に「探索」される点が、関数と決定的に違います。
オブジェクト指向の柔軟性はこれのおかげですが、関数より遅い原因でもあります。

インスタンス変数とインスタンスメソッド
クラス
x: 15
y: 25
メソッド表
m4
m2
m3
Z: 456
function () {
.....
}
インスタンス変数はインスタン
スのもの（共有されない）
インスタンスメソッドは
クラスのもの（共有される）
メソッド関数
インスタンス
x: 10
y: 20
x: 30
y: 40

is-aポインタ
所属するクラスオブジェクトを指す隠しポインタ◆
つまりインスタンスは、「自分が何者かを知っている」
x: 10
インスタンスクラス
変数
y: 20
is-a ポインタは
is-a 関係を表す

メソッド探索テーブル
メソッドテーブル
m1
m2
m3
function () {
echo "hello";
}
function ($x) {
return $x + 1;
}
クラス
メソッド名＋メソッド関数へのポインタ◆
メソッド名をキーにして、メソッド関数が動的に検索される
(注)
（注）正確には「メソッドシグニチャ」（詳細は省略）

メソッドオーバーライドと parent 呼び出し
変数
インスタンス
クラス
クラス
x: 10
y: 20
メソッド表
メソッド表
m4
m2
m3
m3
m1
m2
Z: 123
Z: 456
メソッド関数
function () {
.....
}
function () {
.....
}
同じ名前で別の関数を
登録するのがオーバーライド
自クラスをスキップして
親クラスから探索するのが
parent 呼び出し
メソッド関数

オブジェクト指向機能の仕組み
（JavaScript編）
Internal Mechanism of OOP in JavaScript

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
関数オブジェクト
function () {
.....
}
m1:
m2:
JavaScript におけるメソッド呼び出しの仕組みを説明します。

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
function () {
.....
}
m1:
m2:
変数はオブジェクトを指しています。そこにプロパティがあるかを調べます。

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
function () {
.....
}
m1:
m2:
指定されたプロパティがなければ、別のオブジェクトをたどります。

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
function () {
.....
}
m1:
m2:
見つかったプロパティが関数であれば、メソッドとして実行できます。

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
function () {
.....
}
m1:
m2:
見つからなければ、さらに別のオブジェクトをたどって、

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
function () {
.....
}
m1:
m2:
同じようにプロパティを探します。

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
function () {
.....
}
m1:
m2:
最後までたどっても見つからなかれば、(JSでは) undeﬁned が返されます。

変数
オブジェクト
オブジェクト
オブジェクト
x: 10
y: 20
function () {
.....
}
m2:
Z: 456
function () {
.....
}
m1:
m2:
このように、JavaScriptの動作もPHPとよく似ています。ただし、クラスやメソッド
探索テーブルは存在せず、すべてオブジェクトで済ませているのが特徴です。

__proto__ プロパティ
プロパティが自分にないときに探しに行く先◆
is-a ポインタに相当するが、任意のオブジェクトを自分で指定可能
height: 15
オブジェクト変数 obj
__proto__:
height: 0
オブジェクト
width: 0
__proto__:
width: 30
color: 'red'
obj.color == 'red'
(注)
（注）IE9 以前では利用不可

プロトタイプチェーン
プロパティが見つかるまで __proto__ をたどる◆
最後までたどっても見つからなければ undeﬁned を返す
y: 20
オブジェクト
__proto__:
x: 10
オブジェクト
y: 10
__proto__:
x: 0
オブジェクト
y: 0
__proto__:
z: 0探してるのが
「y」ならこれ
が使われる
「x」ならこれ
が使われる
「z」ならここ
まで探しにくる

コンストラクタ
function Foo(x) {
this.x = x;
}
Foo.prototype.value = 100;
Foo.prototype.hello = function() { ... };
prototype:
name: 'Foo'
__proto__:
変数 Foo
関数オブ
ジェクト
value: 100
hello:
__proto__:
オブジェクト
__proto__ と .prototype は
別であることに注意

new 演算子
var obj = new Foo(123);
obj.hello();
x: 123
オブジェクト
__proto__:
変数 obj
prototype:
name: 'Foo'
__proto__:
変数 Foo
関数オブ
ジェクト
value: 100
hello:
__proto__:
オブジェクト
空オブジェクトを生成、
__proto__ を設定、
コンストラクタを適用

__proto__ と prototype の違いがわかりません！
Foo.__proto__ は、Foo という（関数）オブジェ
クトのためのもの
◆
new で新規作成するオブジェクトには、何も関係しない
Foo.prototype は、new で新規作成するオブジェ
クトのためのもの
◆
Foo 関数自身のプロトタイプチェーンには、何も関係しない

クラスベース (PHP) と
プロトタイプベース (JS)
Class Base v.s. Prototype Base

北の賢者曰く
プロトタイプベースにいくつかの制約を加えたのが
クラスベースである。
つまり、クラスベースはプロトタイプベースのサブ
セットである。
“
”
http://sumim.no-ip.com/wiki/493
（「超約」してるので原文を確認のこと）
by sumim

is-a ポインタ v.s. __proto__ プロパティ
$obj->isa = new Other(); // できない
is-a ポインタは、プロブラマが変更できない◆
そもそもプログラマには見えない
obj.__proto__ = new Other(); // できる!
__proto__ プロパティは、自由に変更できる◆
任意のオブジェクトを設定できる

プロトタイプベース＋制約＝クラスベース
クラスベース (PHP) プロトタイプベース (JS)
探索
ポインタ
ポイント対象
ポインタ先
クラスチェーンプロトタイプチェーン
is-a ポインタ __proto__ プロパティ
クラスオブジェクトのみ任意のオブジェクト
変更不可変更可能
制約がない制約がある！
“プロトタイプベースにいくつかの制約を
加えたのがクラスベースである。”

プロトタイプベース ⊃ クラスベース
プロトタイプベース
クラスベース
両者は、排他関係ではなく包含関係◆
制約がある分、クラスベースのほうが「狭い」
“クラスベースはプロトタイプベースの
サブセットである。”

プロトタイプベースの
応用パターン
Advanced Pattern of Prorotype Base

設定ファイル用オブジェクト
default (共通)
共通する設定を一元管理◆
開発用と本番用は差分だけを管理
development (開発用)
__proto__:
user: "your-name"
production (本番用)
__proto__:
user: "wpadmin"
pass: "bh#un?j9"
__proto__:
host: "localhost"
port: 3306
user: ""
pass: ""
db: "wordpress"

追記型オブジェクト
一度公開したオブジェクトは一切変更しない◆
変更するかわりに、差分だけのオブジェクトを作り (注)、その
__proto__ にもとのオブジェクトを設定。
(注) 値の削除は、undeﬁned で表現する。
__proto__:
color: "red"
version: 3
__proto__:
height: 125
version: 4
__proto__:
width: 55
version: 2
__proto__:
height: 120
width: 50
color: "pink"
version: 1
created: "09/14"

DCI (Data, Context, Interaction), Decorator Pattern
__proto__:
name: "○×社"
addr: "東京"
phone: "03-..."
created: "09/14"
__proto__:
納期問合せ()
発注処理()
発注先 (Role)
__proto__:
納期回答()
受注処理()
受注先 (Role) 取引先 (Player)
インスタンス単位での拡張や追加がとても自然◆
「差分プログラミング」がクラス単位ではなくインスタンス単位に
「受注先」と
して機能する
「取引先」
「受注先」かつ
「発注先」であ
る「取引先」
（あとで詳しくやります…）

よくある誤解
プロトタイプベースは面倒、クラスベースのほ
うが簡単で便利！〔PHP派による誤解〕
◆
制約がない分、プロトタイプベースのほうが自由度は高い。
また、JavaScriptのクラス定義が面倒なのはJavaScriptの文法がクソ
なせいであって、プロトタイプベースのせいではない。
JSにクラス構文が入ったら、プロトタイプベー
スの特徴が失われてしまう！〔JS派による誤解〕
◆
糖衣構文が入っても、見た目が変わるだけで、プロトタイプベース
であることは変わらない。それよりも __proto__ の標準化が遅れて
いることを心配すべき（そのせいで JS はプロトタイプベースの利
点を活かせていない）。

委譲と継承と
Delegation, Inheritance, and Prototype Chain

委譲
機能の一部 or 全部を、他のオブジェクトに任せ
ること（丸投げ！）
class Foo {
private $m1;
function __constructor() {
$this->other = new OtherObj();
}
function hello(arg) {
$this->other->hello(arg);
}
.... 丸投げ！

委譲と継承はよく似ている
## 継承は、メソッド探索を自動で行ってくれる
$this->isa->methodtbl->hello(...);
## 委譲は、メソッド探索を自力で行っている
$this->other->hello(...);
◆
◆
委譲は、「継承の自力版」と見なせる
言語サポートはないかわりに、複数の移譲先が可能、変更も可能
継承は、「委譲の限定版」と見なせる
移譲先は1つだけで変更も不可だが、言語サポートがあるので便利
（注）独自の見解です

## 委譲と同様に、探索先を自分で設定可能
this.__proto__ = new Foo();
## 継承と同様に、自動的に探索してくれる
$this.hello();
$this.__proto__.hello();
$this.__proto__.__proto__.hello();
◆ プロトタイプチェーンは、委譲と継承の間の子
委譲の柔軟性と、継承の利便性を合わせ持つ
（注）独自の見解です

継承では $this が変わらない
1: class Foo {
2: function hello() { ... }
3: function main() {
4: ...; $this->hello(); ...;
5: }
6: }
7: class Bar extends Foo {
8: function hello() {...} // override
9: // main() はそのまま
10: }
11: $obj = new Bar();
12: $obj->main();
$this は Bar オブ
ジェクトのまま!
オーバーライドした
Bar#hello() が最終的に
呼び出される
難しい話なので、分から
なければ読み飛ばして！

委譲では $this が変わる
1: class Foo {
4: ...; $this->hello(); ...; }
5: }
6: class Bar extends Foo {
9: $this->foo->main(); }
10: }
11: $obj = new Bar();
12: $obj->foo = new Foo();
13: $obj->main();
この $this は
Bar ではない！
せっかく Bar#hello() を
新しく定義したのに
呼び出されない！
(Decorator patternでありがち)
Foo オブジェクト
が $this になる!

対策: $this を引数として渡す
class Foo {
function hello() { ... }
function main($_this=null) {
if ($_this === null) $_this = $this;
...; $_this->hello(); ...;
}
}
class Bar {
var $foo = new Foo();
function hello() { ... }
function main() {
$this->foo->main($this); } }
こんな面倒なことを
全メソッドで行うの？
この用意をしてないクラス
は委譲先にできないの？

プロトタイプチェーンでは this が変わらない
1: function Foo() {}
2: Foo.prototype.hello = function() {...};
3: Foo.prototype.main = function() {
4: ...; this.hello(); ...;
5: };
6:
7: function Bar() {}
8: Bar.prototype.hello = function() {...};
9:
10: var obj = new Bar();
11: obj.__proto__ = new Foo();
12: obj.main();
この this は Bar オ
ブジェクトのまま!
委譲と同じことしてるのに、
Bar#hello() が呼ばれる！
(Decorator pattern大勝利の気配！)

比較表
継承
プロトタイプ
チェーン
委譲
言語サポート
利便性
委譲先数
委譲先
$this
ありありなし
便利便利煩雑
1つだけ 1つだけ複数指定可能
変更不可変更可変更可
変わらない変わらない変わる
- 継承をより柔軟にしたもの
- 委譲の煩雑さを解消したもの

クラス設計
改善例
An Example to Improve Class Design

間違ったクラス設計例
class 受注先 {
var $name;
var $addr;
function 納期回答();
}
class 発注先 {
var $name;
var $addr;
function 納期問合わせ();
}
「受注先かつ発注先」なら両方に登録が必要◆
実体は同じなのに一元管理されないため、名寄せが必要
自称DB設計上級者に
ありがちな間違い

間違ったクラス設計例
class 取引先 {
var $name;
var $addr;
}
class 受注先 extends 取引先 {
function 納期回答();
}
class 発注先 extends 取引先 {
function 納期問合わせ();
}
class 受発注先 extends 受注先,発注先 { }
「受注先が発注先にJob Change!」を表せない◆
一度作ったオブジェクトのクラスは変更できないせい
自称Java上級者に
ありがちな間違い
ダイヤモンド継承!

好ましいクラス設計例
class 取引先 { // Player
var $name;
var $addr;
var $受注先 = new 受注先();
var $発注先 = new 発注先();
}
class 受注先 { // Role
function 納期回答(); }
class 発注先 { // Role
function 納期問合わせ(); }
「Player」と「Role」とを分け、委譲を使う◆
「受注先かつ発注先」も「Job Change!」も自然に表現可能
でも、受注先や発注
先って、対応する取
引先オブジェクトが
必要だよね？

より好ましいクラス設計例
class 取引先 { ... }
class Role {
var $player;
function __constructor($player) {
$this->player = $player;
}
}
class 受注先 extends Role { ... }
class 発注先 extends Role { ... }
「Role」が「Player」を保持する（さっきと逆）◆
Role には Player が必要だが、Player には Role は必須ではない
Role が Player を保持
（なぜなら Role には Player が必要だから）

若干の問題点
// 受注先である取引先
$player = new 取引先('○ 商会');
$role = new 受注先($player);
// 受注先として扱う
echo $role->納期回答();
// 取引先として扱う
echo $role->player->name;
echo $player->name;
Role と Player で使い方に差がある◆
Player の属性やメソッドに Role からアクセスするとき
Role からは、Player の属性へ
直接にはアクセスできない

そこでプロトタイプベース！
class 取引先 { ... }
class Role {
function __constructor($player) {
$this->player = $player;
$this->__proto__ = $player;
}
}
class 受注先 extends Role { ... }
class 発注先 extends Role { ... }
Role をあたかも Player のように扱える◆
Decorator Pattern も DCI もいらんかったんや！
仮に PHP でこれが
可能だとすると…

そこでプロトタイプベース！
// 受注先 (Role) の役割をもった取引先 (Player) は、
$player = new 取引先('○ 商会');
$role = new 受注先($player);
// Role としても Player としても扱える
echo $role->納期回答();
echo $role->name;
// 複数の Role を重ねることさえ可能
$role = new 発注先($role); // 受注先兼発注先
Role をあたかも Player のように扱える◆
Decorator Pattern も DCI もいらんかったんや！
Role なのに、まるで
Player のように扱える!

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