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» 2015年09月01日 05時00分 公開

連載:簡単! Visual Studio 2015入門:第3回 .NETのコードを理解するための基礎知識 (3/3)

[かわさきしんじ,Insider.NET編集部]
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クラスのインスタンスが生成されるきっかけとなる「エントリポイント」

 以上で、ひな型コードには、WindowsFormsApplication1名前空間のForm1クラスという要素があることが分かった。このForm1クラスは第1回で実行した.NETプログラムのウィンドウの「元の姿」である。つまりソースコードは、実体そのもの(=ウィンドウ)ではなく、実体を構築するための設計図(=元の姿)でしかない。

 例えば現実世界では、DNAという設計図に基づいて実体(=人間)が生まれる。それと同じように、プログラミングの世界でも、クラスのコードという設計図に基づいて実体(=インスタンス)が生成されるのである(なお、「クラスのインスタンス」として生成されたものが「オブジェクト」なので、ここで覚えておいてほしい)。

 現実世界の人間を最初に創造したのは誰か分からないが、ここでは便宜上「創造者」としておこう。プログラミングの世界では、この創造者が誰かということは、はっきりしている。クラスという設計図からオブジェクトを作り出す創造者は、Windowsシステム(厳密には.NET Frameworkの実行エンジン)である。

 しかし、Windowsシステムが全てのオブジェクトを作り出すわけではない。ただ単に、そのきっかけを作っているだけである。きっかけが作られた後は、あるオブジェクトが次々に新しいオブジェクトを作成していき、最終的にそれらのオブジェクト同士の結び付きややりとりによってプログラム全体が実行されることになる。これは現実世界で、人間が人間を生んでいき、最終的にそれらの人間同士の結び付きとやりとりによって社会全体が回っていくことに似ている。

 プログラミングの世界では、これらのオブジェクトが生誕する最初のきっかけとなる場所は、「エントリポイント」と呼ばれる。

プログラム実行のきっかけとなるエントリポイント プログラム実行のきっかけとなるエントリポイント
エントリポイントをきっかけとして、クラスという設計図からオブジェクトが作成され、最終的にプログラム全体が実行される。

アプリのメインエントリポイント「Mainメソッド」

 C#ではWindowsフォームアプリやコンソールアプリのエントリポイントは「Mainメソッド」である(メソッドについては後述)。そのため、プログラム内に最低一つのMainメソッドが必要となる(なおVBでは、このMainメソッドを省略できるが、その際には暗黙的にプログラム内にMainメソッドが作成される)。

 次のコードを見ると、確かにソースファイルの中にMainメソッドがあるのが確認できる。MainメソッドがあるのはProgram.csファイルである。

……前略……
namespace WindowsFormsApplication1
{
  static class Program
  {
    ……中略……
    /// <summary>
    /// アプリケーションのメイン エントリ ポイントです。
    /// </summary>
    [STAThread]
    static void Main()
    {
      ……中略……
    }
  }
}

ひな型ソースコードの中のエントリポイントであるMainメソッド
アプリには一つ以上のエントリポイントが必要である。

 Mainメソッドについて解説する前に、Programクラスと「///」で始まる行の意味について簡単に触れておこう。

 まずProgramクラスは次のように記述されている。

static class Program
{
  ……中略……
}

Programクラスの記述

 このコードではまずアクセシビリティが省略されている。前述したように省略すると、自動的にinternal修飾子が付与されるため、「internal static class Program」と記述したのと等価になる。

 次に「static」という修飾子が付けられている。static修飾子を付けたクラスは「静的クラス」と呼ばれ、先ほど説明したクラスのインスタンス化が不要になる(ちなみにVBには静的クラスという機能はないが、それに近いモジュール(Module)という機能が用意されている)。静的クラスは、プログラムを実行すると、.NETの実行エンジンによって自動的に読み込まれるので、インスタンス化することなく、そのクラス内のメソッドが使えるようになる。

 またC#では、次のコードのように「//」や「///」(VBでは「'」)が記述されている行は「コメント」と呼ばれ、「//」から、その行の行末までの部分は最終的に生成されるプログラムには含まれない。

/// アプリケーションのメイン エントリ ポイントです。

コメント行
「//」(VBの場合は「'」)から行末までに書かれた内容はプログラムの動作には影響を及ぼさない。

 コメントを使えば、プログラムの内容説明や注意書きをソースコードの中に記述できる。また、既存のコードの先頭部分に「//」を記述すれば、そのコードをコメント化、つまりプログラムに含まれないようにできる(「コメントアウト」と呼ばれる)。

 上記コードのコメントの中にある「<summary>」や「</summary>」はコードコメントと呼ばれ、ソースコードからAPIリファレンスを作成するためのものだ(詳細は「特集:ツールを使ったドキュメント作成技法(前編) ― 価値のある開発ドキュメントを効率的に作成するには?」を参照してほしい)。

Mainメソッドの書き方

 少し脱線したが、Mainメソッドに話題を戻す。上記のコードを見れば分かるように、C#でのMainメソッドの書き方は、次の通りだ。

[STAThread]
static void Main()
{
  ……中略……
}

Mainメソッド
これは「STAThread属性を持つ静的なメソッドMainであり、戻り値はない」と読める(詳細後述)。

 まず「[STAThread]」という記述は、.NET以前からのマイクロソフトテクノロジであるCOM(Component Object Model)のための設定である。メソッドの前に、[ …… ](角かっこ)で記述されるコードは「属性」と呼ばれる.NET言語特有の機能である(詳しくは、改訂版C#入門の「実行時に参照可能な属性」、もしくはプロフェッショナルVBプログラミングの「属性」を参照されたい)。

 現段階で、このSTAThread属性の意味を正しく理解する必要はないが、MainメソッドにはSTAThread属性が必要なことは覚えておいてほしい(なおVBの場合は、暗黙的にSTAThread属性が設定されるので、必ずしも記述する必要はない)。

 次に「static」というキーワードがある。C#では、このstaticキーワード(VBではSharedキーワード)で修飾されたメソッドは静的メソッドと呼ばれ、クラスの実体(つまりオブジェクト)がなくても呼び出すことができる。一方、静的メソッド以外のメソッドを呼び出すためには、必ずそのメソッドが所属するクラスのオブジェクトが必要になる(詳細後述)。実は前述の静的クラスでは、静的メソッドしか作れない仕組みになっている。

 Mainメソッドは、オブジェクトを作成するためのきっかけとして呼ばれるもので、それが呼ばれる時点では、オブジェクトが一つも存在していない。よって、オブジェクトなしでメソッドへのアクセスを可能にするstaticキーワード(VBではSharedキーワード)が必要になるのである。

 staticキーワードの次に記述されている「void Main()」が実際のMainメソッドである。

 続いては、メソッドについて解説を行おう。

メソッドを定義するには?

 メソッドとは、簡単にいうと、右から入力を受け取り、左へ出力するための、変換機のようなものだ。現実世界の例でいえば、お金(入力)を受け取り、ジュースを返すための、自動販売機のようなものである。

現実世界の自動販売機 現実世界の自動販売機
現実世界の自動販売機では、お金(入力)を受け取り、ジュース(結果としての出力)を返す。なお座標軸では、左から右に進むのが一般的だが、以後の解説の都合上、右から左に記述している。

 これをプログラミング世界のメソッドで表すと、次のようになる。

プログラミングの世界のメソッドの定義(C#) プログラミングの世界のメソッドの定義(C#)
プログラミングの世界のメソッドでは、パラメーター(=入力部分)に引数(=入力)を受け取り、戻り値(=結果としての出力)を返す。

 右の入力部分は「パラメーター(引数:ひきすう)」と呼ばれ、メソッドによってその数は変わる。左の出力は「戻り値」と呼ばれ、必ず1個か0個になる。戻り値が0個(=何も出力しない)の場合は、C#では「void」と表記すればよい(「なし」という意味。「ボイド」と発音する。VBで「なし」の場合は戻り値を省略する)。メソッドの実際の処理は、先ほどのクラスや名前空間と同じように {……} のスコープ内で行われる。

 Windowsアプリのひな型コードのMainメソッドは、「void Main()」となっているので、パラメーターは0個で(=省略されていて)、戻り値は「void」(=なし)である。

 次に定義済みのメソッドを使用する方法を簡単に紹介しておこう。

定義済みのメソッドを使用するには?

 先ほどの解説では、メソッドを定義する方法を示した。次に定義済みのメソッドを使用する方法を簡単に紹介しておこう。といっても難しくはない。メソッドの使用パターンは、次の図のパターン1のように「処理結果である戻り値を変数に代入するか」、パターン2のように「戻り値を無視するか(=結果は不要で、メソッドの処理だけを実行するか)」の2通りしかない

プログラミングの世界におけるメソッドの使用方法(C#) プログラミングの世界におけるメソッドの使用方法(C#)
定義済みのメソッドを使用する方法は、「処理結果である戻り値を変数に代入するか」、パターン2のように「戻り値を無視するか(=結果は不要で、メソッドの処理だけを実行するか)」の2通りしかない。

 上の図にある変数の型とは、変数の種類(例えば、数値、文字例、Windowsフォーム、ボタンコントロールなどのクラスの種類)のことである。また変数とは、値(=データ)を格納するための領域(=データを格納する箱のようなもの)である。例えば「int num;」と記述した場合、int型(=数値型)のnum変数ということになる。

 「=」は代入するという意味なので、パターン1の「変数の型 変数 = DoSomeWork(パラメーター1, パラメーター2……)」は「パラメーター1、パラメーター2に入力を渡してDoSomeWorkメソッドの処理を行わせ、その処理結果を戻り値として受け取って(変数の型の)変数に代入する」という意味になる。

 メソッドの最後にある「;(セミコロン)」は、C#でプログラム上の1文(=1ステートメント)を区切るためのキーワードである。つまり、1行に「;」を複数記述すれば、1行内に複数の文を記述できるし、複数行の最後に「;」を一つ記述すれば、複数行に一つの文を記述できる(VBは、基本的に改行により1文を区切るため、通常は1行=1文となる。なお改行の最後に「_」を付加して連結すれば、VBでも複数行にまたがる1文を記述することは可能。さらにVB 2010以降では、改行だけで複数行にまたがる1文を記述できるようになっている*2)。

*2 MSDNの「Visual Basic におけるステートメント」の「複数行にまたがるステートメント」を参照のこと。



 今回はここまでにしよう。オブジェクト指向プログラミングの基礎部分を簡単に説明したが、これについて詳しく解説することは本連載の趣旨からはずれるので、「オブジェクト指向プログラミング超入門」などを読んで、次回までによく理解しておいてほしい。次回はMainメソッドの処理内容から、プログラム全体のコード内容までを一通り解説する。お楽しみに。

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