第5回 構造体の便利な用途、インターフェイス入門

　今回は、Goのインターフェイスについて学習していく。これは、並列処理を行うgoroutineと並んでGoの特徴的な機能である（goroutineについては第3回「ハロー、goroutine！」を参照してほしい）。

　インターフェイスと聞くと、Javaのinterfaceを思い浮かべる人が多いだろう。Goの公式サイトでも、Goのインターフェイス機能は、Javaと類似していると述べられている。また、javaと同様のinterfaceキーワードも採用されている。

　しかし、Javaの継承機能を廃しているGoのインターフェイスは、より強力であり、動的言語と同様のダックタイピング（duck typing）が実現可能である。

　では、さっそく、Goのインターフェイスを学んでいこう。

Goのインターフェイスの特徴

　Javaなどと同じく、Goでは、インターフェイスによって、オブジェクト指向プログラミングの多態性（ポリモルフィズム）が実現される。インターフェイスについて、以下の（Java風の）擬似コードで確認しておこう。

abstract class A0 { A0固有メソッドの定義 }
abstract class B0 { B0に固有のメソッド }
interface C0 { C0固有メソッドの定義 }

class A1 extends A0 implements C0 {
    C0固有メソッドの実装
    A0固有メソッドの実装
    A1固有のメソッドの実装（privateメソッドなど）
}
class B1 extends B0 implements C0 {
    C0固有メソッドの実装
    B0固有メソッドの実装
    B1固有のメソッドの実装（privateメソッドなど）
}

　この場合、オブジェクトは、具象クラスのA1とB1から生成される。生成されたオブジェクトは、A1とB1それぞれに固有のメソッドに加えて、インターフェイスC0で定義されたメソッドも持つ。したがって、インターフェイスC0のメソッド定義に従って、双方のオブジェクトのメソッドを横断的に呼び出せる。

　Goのインターフェイスも、上記のような横断的なメソッド呼び出しに用いることができる。加えて、Goはさらに一歩先を行っており、明示的なインターフェイス宣言がなくとも、メソッドのインターフェイスを自動的に生成させることができる。これらにより、Rubyなどの動的スクリプト言語で有名となったダックタイピングが、Goにおいても実現される。

構造体の便利な定義とダックタイピング

　ダックタイピングとは何か。ここでは、interfaceキーワードを用いない例によって、その意味を確認していこう。

package main
import ( "fmt" )

// Person型の定義
type Person struct {
    name string;
    mesg string;
}

// PersonをレシーバとするメソッドString()の定義
func (this *Person) String() string {
    return fmt.Sprintf("私の名前は、%sです。%s\n",this.name,this.mesg)
}

//使う側。こちらはシンプル
func main() {
    pobj := &Person{name:"武田珍念",mesg:"得意技は念仏固めです。"};
    println(pobj);
    fmt.Print(pobj);
}

D:\go-win\mysrc\duck>.\8.exe
0x843250
私の名前は、武田珍念です。得意技は念仏固めです。

　このプログラムでは、第4回のプログラムと同様に、構造体（struct）としてPerson型が定義されている。続いて、Person型に所属するメソッドString( )が定義されている。メソッドString( )の返り値は、Person型のプロパティnameおよびmesgを用いて生成した文字列である。文字列の生成にはfmtパッケージのSprintf関数を用いている。Sprintf関数の書式は、以前取り上げたPrintf関数と同じだ（両者は、Cのsprintf関数とprintf関数の関係に対応している）。

　main関数は、3行だけだが、それぞれに注意が必要だ。1行目では、Person型のオブジェクトを定義するとともに、一気に初期化している。

　Personキーワードに続く「波括弧{ …… }」の部分に注目してほしい。この表記は複合リテラルと呼ばれる記法である。ここでは、name:"武田珍念"およびmesg:"得意技は念仏固めです。"というコロン区切りの記述を含む複合リテラルによって、オブジェクトの2つのプロパティnameとmesgが、初期化されている。

　また、Personキーワードの前に付された&は、Personオブジェクトのアドレスを指示する演算子であり、pobjはPerson型のポインタとなる（すなわち、&の意味はCと同じである）。この記法が便利なことは、前回紹介した下記の定義法と比べてみると分かるだろう。

    pobj := new (Person);
    pobj.name ="武田珍念";
    pobj.mesg ="得意技は念仏固めです。";

　main関数の2行目と3行目では、それぞれpobjを引数としてprintln関数、fmt.Print関数を呼び出している。実行結果を見てみると、printlnの方はオブジェクトのアドレスを示しているらしい「0x843250」という文字列が表示され、fmt.Printの方は、String( )メソッドの実行結果らしい「私の名前は……」という文字列が表示されている。pobjがPerson型のポインタであることからすると、println関数の振る舞いが自然であろう。

　では、fmt.Print関数が、pobjオブジェクトのString( )メソッドを呼び出しているのは、どのようなメカニズムによるのだろうか。

　 このメカニズムの中心には、fmt.Print関数が引数として受け取るオブジェクトに対し、string型の値を返すString( )メソッドを有していることへの期待がある。すなわち、fmt.Print(X)という呼び出しがされた場合、fmt.Print関数は、オブジェクトXがこの期待に沿ったString( )メソッドを有しているかどうかをチェックする。オブジェクトXが期待どおりの性質を持っていた場合、X.String( )メソッドを呼び出し、その結果が表示される。

　この期待が、Goにおけるダックタイピング（≒アヒルのように鳴くものはアヒル型とみなす）の特徴を表している。すなわち、fmt.Print関数は、事前にどのような型のオブジェクトが渡されるかを知らないが、そのオブジェクトが妥当なString( )メソッドを有している場合に、そのメソッドを利用する。このことにより、明示的なインターフェイス宣言なしで、多態性（ここでは、それぞれのオブジェクトに適したString( )メソッド呼出し）が実現されている。

　以下、このようなダックタイピングが、静的コンパイル言語であるGoにおいて、いかにして実現されているのかをひもとくために、ダックタイピングを実現する関数を自ら書いていきたい。

　その前に、期待どおりのメソッドがなかった場合は、fmt.Print自身がXの中身をどのように表示するのかも確かめておこう。PersonをレシーバとするメソッドString( )を定義していない例（exam5-2.go）を見てほしい。

package main
import ( "fmt" )

type Person struct {
    name string;
    mesg string;
}

func main() {
    pobj := &Person{name:"武田珍念",mesg:"得意技は念仏固めです。"};
    println(pobj);
    fmt.Print(pobj);
}

D:\go-win\mysrc\duck>.\8.exe
0x323230
&{武田珍念 得意技は念仏固めです。}

　このあたりの挙動が気になる方は、fmt.Print関数やfmt.Printf関数などにいろいろなオブジェクトを入れて、ご自身の手で確かめてみてほしい。

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Index
構造体の便利な用途、インターフェイス入門
	Page1 Goのインターフェイスの特徴 構造体の便利な定義とダックタイピング
	Page2 型の異なるオブジェクトの連結 初めてのインターフェイス・プログラム

新世代の並列処理言語Google Goをひもとく

	いまさらアルゴリズムを学ぶ意味 コーディングに役立つ！ アルゴリズムの基本（1）　コンピュータに「3の倍数と3の付く数字」を判断させるにはどうしたらいいか。発想力を鍛えよう
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