コンピュータプログラミングにおいて、特性とはクラスの機能を拡張するために使用できる一連のメソッドを表す言語概念である。[1] [2]

根拠

オブジェクト指向プログラミングでは、互いに関連のないクラス間で動作が共有されることがあります。例えば、関連のない多くのクラスが、オブジェクトをJSONにシリアル化するメソッドを持つ場合があります。これまで、動作を必要とするすべてのクラスでコードを重複させることなく、この問題を解決するためのアプローチがいくつかありました。他のアプローチとしては多重継承やミックスインなどがありますが、これらには欠点があります。ミックスインの適用順序が変更されたり、親クラスやミックスインに新しいメソッドが追加されたりすると、コードの動作が予期せず変更される可能性があります。

トレイトは、クラスがトレイトを使用して目的の動作を実現できるようにすることで、これらの問題を解決します。クラスが複数のトレイトを使用する場合、トレイトの使用順序は関係ありません。トレイトによって提供されるメソッドは、クラスのデータに直接アクセスできます。

特徴

トレイトは、プロトコル（インターフェース）とミックスインの側面を組み合わせたものです。インターフェースと同様に、トレイトは1つ以上のメソッドシグネチャを定義し、実装クラスはそれらのメソッドシグネチャを実装する必要があります。ミックスインと同様に、トレイトは実装クラスに追加の動作を提供します。

異なる特性によって提供されるメソッド間で名前の衝突が発生した場合、プログラマーはクラス内でどのメソッドを使用するかを明示的に明確にする必要があります。つまり、多重継承のダイヤモンド問題を手動で解決することになります。これは、名前の衝突がスコープ規則によって自動的に解決されるオブジェクト指向プログラミングの他の合成方法とは異なります。

特性を使って実行できる操作には以下のものがある: [3] [4]

  • 対称和：2つの互いに素な特性を結合して新しい特性を作成する演算
  • オーバーライド（または非対称和）：既存の特性にメソッドを追加して新しい特性を形成する操作。場合によっては、そのメソッドの一部をオーバーライドする。
  • エイリアス: 既存のメソッドに新しい名前を追加して新しい特性を作成する操作
  • 除外: 既存のトレイトからメソッドを削除して新しいトレイトを作成する操作。(これをエイリアス操作と組み合わせると、浅い名前変更操作になります)。

メソッドがトレイトから除外されている場合、そのメソッドはトレイトを利用するクラス、またはそのクラスの親クラスによって提供されなければなりません。これは、トレイトによって提供されるメソッドが除外されたメソッドを呼び出す可能性があるためです。

特性合成は可換性（特性Aと特性Bが与えられたとき、A + BはB + Aと等しい）かつ結合性（特性A、B、Cが与えられたとき、（A + B）+ CはA +（B + C）と等しい）である。 [1]

制限事項

特性は多くの選択肢に比べて大きな利点を提供しますが、特性自体にも制限があります。

必要なメソッド

トレイトが利用クラスに特定のメソッドの提供を要求する場合、トレイトはそれらのメソッドがトレイトのニーズと意味的に同等かどうかを判断できません。Perlなどの一部の動的言語では、要求されるメソッドはメソッド名でしか識別できず、完全なメソッドシグネチャでは識別できないため、要求されるメソッドが適切であることを保証することが難しくなります。

除外方法

メソッドがトレイトから除外されている場合、そのメソッドはトレイトのその他のメソッドによって呼び出される可能性があるため、トレイトの「必須」メソッドになります。

サポートされている言語

特性は元々プログラミング言語Self [5]に由来し、以下のプログラミング言語でサポートされています。

  • AmbientTalk : Selfトレイト（オブジェクトベースの多重継承）とSmalltalkのSqueakトレイト（プログラマによる明示的なトレイトの構成が必要）の特性を組み合わせたものです。ステートフルなトレイトとフリーズ可能なトレイトに関する研究に基づき、初期の定義では許可されていなかったトレイト内の状態を可能にします。[6]
  • C# : バージョン8.0以降、C#はデフォルトのインターフェースメソッド[7]をサポートしており、これには特性のいくつかのプロパティがあります。[8]
  • C++ :標準テンプレートライブラリとC++標準ライブラリで汎用コンテナクラスをサポートするために使用されます[9] [10]また、 Boost TypeTraitsライブラリでも使用されます。[11]
  • Curl : ミックスインとしての抽象クラスはメソッドの実装を許可し、別の名前で特性を構成します。[引用が必要]
  • 要塞[12]
  • Groovy : バージョン2.3以降[13]
  • Haskell : Haskell では、特性は型クラスとして知られています。
  • Haxe : バージョン2.4.0以降。[14]マニュアルでは静的拡張[15]と呼ばれ、usingキーワード
  • Java : バージョン8以降、Javaはデフォルトメソッド[ 16]をサポートしています。これは特性のいくつかの特性を持っています。[17] [18] [19] [20]
  • JavaScript : 特性は関数や委譲[21]、あるいは特性を提供するライブラリを通じて実装できる。 [22] [23] [24]
  • Julia : いくつかのパッケージは特性を実装しています。例えば、[25]
  • Kotlin :特性はM12以降インターフェース[26]と呼ばれています。 [27]
  • ラッソ[28]
  • Mojo : バージョン0.6.0以降[29]
  • OCaml : 特性は、モジュールとモジュール型の包含、関数と関数型、クラスとクラス型の継承など、さまざまな言語機能を使用して実装できます。
  • Perl :ロールと呼ばれるものは、 Moose、Role::Tiny、Role::BasicなどのPerlライブラリに実装されています。ロールは姉妹言語であるRakuの一部です。[30] Corinna OOP提案[31]の採択により、Perlは現代的なOOPシステムの一部として、言語固有のロールを持つことになります。
  • PHP :バージョン5.4以降、[32] [33] PHPでは、擬似多重継承として、複数の（特性）クラスから「継承」する機能を提供するテンプレートをユーザーが指定できるようになりました。
  • Python :サードパーティライブラリ経由[34] [35]または高階ミックスインクラス経由[36]
  • Racket : 特性をライブラリとしてサポートし、マクロ、構造体、ファーストクラスを使用して実装します。[37]
  • Ruby :モジュールミックスインを使って特性を実装することができます。[38]
  • 錆[39]
  • Scala [40] [41]特性はキーワードでサポートされていますtrait。
  • Smalltalk :特性はSmalltalkの2つの方言、Squeak [1]とPharo [42]で実装されています。
  • Swift : 特性はプロトコル拡張で実装できる。[43]

例

C#

C# 8.0 では、実装をインターフェースのメンバーとして定義できます。

システムを使用します。 

名前空間CSharp8NewFeatures ; 

interface ILogger { // 従来のインターフェイス メソッドvoid Log ( string message ); void LogError ( Exception exception ); 

    
      
      

    
//デフォルトのインターフェースメソッドvoid LogWarning ( string message ) { Console.WriteLine ( message ) ; } }      
    
        
            


クラスLogger : ILogger { public void Log (文字列message ) { Console.WriteLine (メッセージ) ; }   

       
    
        
    

    public void LogError (例外exception ) { Console.WriteLine (例外.ToString ( ) ) ; } }   
    
        
    


パブリッククラスProgram { static void Main ( string [] args ) { ILogger logger = new Logger ();  

       
    
            

        logger . LogWarning ( "何らかの警告メッセージ" ); 
} }

PHP

この例では、特性を使用して他のクラスを強化します。 

// テンプレート
特性 TSingleton 
{ 
    private  static  $_instance  =  null ;

    private  function  __construct ()  {}  // プライベートなデフォルトコンストラクタが必要であり、クラス内で開かないように注意する必要がある

    パブリック 静的 関数 getInstance () 
    { 
        if  ( null  ===  self :: $_instance )  { 
            self :: $_instance  =  new  self (); 
        }

         self :: $_instanceを返します。
    


クラス FrontController 
{ 
    TSingletonを使用します ; }


// すでに拡張されたクラスでも使用できます
class  WebSite  extends  SomeClass 
{ 
    use  TSingleton ; 
}

これにより、多重継承の側面をシミュレートできます。 

特性 TBounding 
{ 
    public  $x 、 $y 、 $width 、 $height ; 
}

 TMoveable
特性{
    パブリック 関数 moveTo ( $x ,  $y ) 
    { 
        // … 
    } 
}

特性 TResizeable 
{
    パブリック 関数 resize ( $newWidth ,  $newHeight ) 
    { 
        // … 
    } 
}

クラス Rectangle 
{ 
    TBounding 、TMoveable 、TResizeable を使用します 。  

    パブリック 関数 fillColor ( $color ) 
    { 
        // … 
    } 
}

さび

Rustのトレイトは型が実装しなければならないメソッドのセットを宣言します。[44] Rustコンパイラはトレイトを明示的に指定する必要があり、これによりRustのジェネリックの安全性が保証されます。 

// 型 T は "Ord" 特性を持たなければなりません
// そのため ">" と "<" 演算が行えます
fn max < T : Ord > ( a : & [ T ]) -> Option <& T > { let mut result = a . first () ? ; for n in a { if * n > * result { result = & n ; } } Some ( result ) }

Debugやのような特性の面倒で繰り返しの多い実装を簡素化するために、Ordマクロを使用してderiveコンパイラに特定の実装を自動的に生成するように要求することができます。[45]派生可能な特性にはClone、、、、、、、、、およびなどがあります。 CopyDebugDefaultPartialEqEqPartialOrdOrdHash

参照

参考文献

  1. ^ abc Schärli, Nathanael; Ducasse, Stéphane; Nierstrasz, Oscar ; Black, Andrew P. (2003). 「特性：動作の構成単位」（PDF） .ヨーロッパオブジェクト指向プログラミング会議（ECOOP）議事録. コンピュータサイエンス講義ノート. 第2743巻. Springer. pp.  248– 274. CiteSeerX  10.1.1.1011.8 . doi :10.1007/978-3-540-45070-2_12. ISBN 978-3-540-45070-2。
  2. ^ Ducasse, Stéphane; Nierstrasz, Oscar; Schärli, Nathanael; Wuyts, Roel; Black, Andrew P. (2006年3月). 「Traits: 細粒度再利用のためのメカニズム」. ACM Transactions on Programming Languages and Systems . 28 (2): 331– 388. CiteSeerX 10.1.1.64.2480 . doi :10.1145/1119479.1119483. S2CID  16434119. 
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  5. ^ Curry, Gael; Baer,​​ Larry; Lipkie, Daniel; Lee, Bruce (1982). Traits: 多重継承サブクラス化へのアプローチ. SIGOA Conference on Office Information Systems. フィラデルフィア、ペンシルベニア州、米国: ACM Press. pp.  1– 9. doi :10.1145/966873.806468.
  6. ^ Van Cutsem, Tom; Bergel, Alexandre; Ducasse, Stéphane; De Meuter, Wolfgang (2009). 語彙ネストを用いた特性への状態および可視性制御の追加(PDF) . ヨーロッパオブジェクト指向プログラミング会議 (ECOOP 2009). コンピュータサイエンス講義ノート. 第5653巻. Springer-Verlag. pp.  220– 243. CiteSeerX 10.1.1.372.1265 . doi :10.1007/978-3-642-03013-0_11. ISBN  978-3-642-03012-3。
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  8. ^ 「C# 8.0 のインターフェースが刷新されました」。C # 8.0 のインターフェースにおけるデフォルトの実装。Talking Dotnet。2019年9月9日。 2019年11月29日閲覧。
  9. ^ "iterator_traits<Iterator>".標準テンプレートライブラリ. SGI.
  10. ^ Myers, Nathan C. (1995年6月). 「Traits: 新しく有用なテンプレートテクニック」. C++ Report . 2016年1月23日閲覧。
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  13. ^ 「オブジェクト指向：特性」。Groovyプログラミング言語。 2016年1月23日閲覧。
  14. ^ 「Haxe 2.4.0 - Haxe - クロスプラットフォーム・ツールキット」。Haxe - クロスプラットフォーム・ツールキット。2017年9月12日閲覧。
  15. ^ 「マニュアル - Haxe - クロスプラットフォームツールキット」。Haxe - クロスプラットフォームツールキット。2017年9月12日閲覧。
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  18. ^ Liquori, Luigi; Spiwack, Arnaud (2008). 「インターフェースによるFeatherTrait Javaの拡張」.理論計算機科学. 398 ( 1–3 ): 243– 260. doi : 10.1016/j.tcs.2008.01.051 . S2CID  12923128.
  19. ^ Bono, Viviana; Mensa, Enrico; Naddeo, Marco (2014年9月). Java 8における特性指向プログラミング. Javaプラットフォームにおけるプログラミングの原則と実践に関する国際会議：仮想マシン、言語、ツール (PPPJ '14). pp.  181–6 . CiteSeerX 10.1.1.902.161 . doi :10.1145/2647508.2647520. 
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