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1 ( 補 1) 電気通信大学大学院情報理工学研究科末廣尚士

2 補足 1. オブジェクト指向プログラミング プログラムを オブジェクト を中心に考える. 特徴 抽象化クラス, インスタンスの関係実装の隠ぺい カプセル化データと処理関数の一体化内部変数, 内部関数の隠ぺい 階層構造クラスの継承 多様性, 多態性関数, 演算子の上書き ( オーバーライド ), 多重化 ( オーバーロード ) 2

3 - ロボットアームを考える たとえば, アームとは通信ポートでコマンドやデータをやり取りする. サーボの on,off, 関節角度の指令, 状態や現在値の読み取りはアームと直接通信をする. 通信ポート, アームの設置場所のデータを保持する. さて, どのようにプログラムするか? 3

4 - まずはこんな感じか データ arm_port arm_base_pos 関数 arm_servo_on(), arm_servo_off() arm_get_state() arm_set_joints(), arm_get_joints() 4

5 - 複数アームの場合は? では, ロボットアームが 2 つになったら? arm1_..., arm2_... とするか? データは構造体でひとまとめにする arm1.port や arm2.base_pos など では関数は? 関数は構造体を引数にする arm_servo_on(arm1) arm_set_joints(arm2, joint_data) 5

6 - 異なる種類のアーム A 社と B 社では, 通信コマンドが違う場合は,,, arm_servo_on(arm1) arm_set_joints(arm2, joint_data) とは出来ない. arma_servo_on(arm1) armb_servo_on(arm2) arma_set_joints(arm1, joint_data) armb_set_joints(arm2, joint_data) などとしなくてはいけない. 6

7 - 構造体 から クラス へ データだけでなく関数もまとめられたら便利ではないだろうか データ arm1.port, arm2.base_pos 関数 arm1.servo_on() arm2.set_joints(joint_data) 7

8 - クラスとインスタンス ( オブジェクト ) クラスの定義 : class Arm データ : port, base_pos 関数 : servo_on(), set_joints(),,,, クラスの実体化 ( インスタンス化 ) Arm arm1 とか arm1=arm() とか インスタンスの利用 arm1.servo_on() など 8

9 - オブジェクトの最低限の理解として クラスデータとそれらを処理する関数とをひとまとめにして定義したもの インスタンス ( オブジェクト ) 定義されたクラスの実体 インスタンスはいくつも実体化できる 実はクラスもオブジェクトだったりする ここまででもかなり十分. 抽象化, カプセル化 の一部は OK. 9

10 - 異なる種類のアームでも大丈夫? A 社と B 社では, 通信コマンドが違うけど,,,. class Arm_A と class Arm_B の 2 つを別々に定義すれば良い. Arm_A arm1; Arm_B arm2; それぞれに同じ名前の関数を用意しておけば arm1.servo_on() arm2.set_joints(joint_data) 見かけは同じように使える. 10

11 - さらなる問題 A 社と B 社のアームのどちらを使っても良いプログラムを書きたいが, 型 ( クラス ) が異なるで,1 つにまとめることが出来ない. (python は変数に型がないので, これはあまり問題ではなのだが,,,,.) A 社も B 社も通信コマンドだけの違いで他の処理はほとんど同じなのだが, 全部違うプログラムとして書くのは ( コピペで済むにしても ) 無駄ではないだろうか? 11

12 - 汎化, 継承によるさらなる抽象化 一般的な RobotArm というクラスを定義する. そのサブクラスとして Arm_A, Arm_B のクラスを定義する. RobotArm のクラスとしては両方とも同じように使える. arm1.servo_on() arm2.servo_on() 通信コマンドの違いに応じてそれぞれプログラムが必要だが, 使うときは意識しなくてよい. 共通部分はプログラム 1 つで共用できる. 12

13 - ベクトルを考える ( 多態性の例 ) class Vector があったとする Vector v1, v2 v1, v2 は Vector のインスタンス ベクトルの和を計算するのに v3 = v1 + v2 とはできないだろうか? 13

14 - 演算子 + とは そもそも + とはなにかを考えてみよう と記述すると,( イメージとして考えると ) plus(1, 2) と変換して計算される. だとすると v1 + v2 を実現するには,( 多分システムが用意した )plus 関数をユーザが書き変えなくてはいけない? これは実現が難しそう. 14

15 - 演算子 + とは ( オブジェクト指向 ) しかし, オブジェクト指向で考えると, と記述すると, 1.plus(2) と変換して計算される. そうであるとすると v1 + v2 は,v1.plus(v2) と変換されるので, ユーザが,Vector クラスに Vector 専用の plus 関数を定義しておけば良い. これなら簡単にできそう. 15

16 - Python はオブジェクト指向 (1) >>> dir(1) [' abs ', ' add ', ' and ', ' class ', ' cmp ', ' coerce ', ' delattr ', ' div ', ' divmod ', ' doc ', ' float ', ' floordiv ', ' format ', ' getattribute ', ' getnewargs ', ' hash ', ' hex ', ' index ', ' init ', ' int ', ' invert ', ' long ', ' lshift ', ' mod ', ' mul ', ' neg ', ' new ', ' nonzero ', ' oct ', ' or ', ' pos ', ' pow ', ' radd ', ' rand ', ' rdiv ', ' rdivmod ', ' reduce ', ' reduce_ex ', ' repr ', ' rfloordiv ', ' rlshift ', ' rmod ', ' rmul ', ' ror ', ' rpow ', ' rrshift ', ' rshift ', ' rsub ', ' rtruediv ', ' rxor ', ' setattr ', ' sizeof ', ' str ', ' sub ', ' subclasshook ', ' truediv ', ' trunc ', ' xor ', 'bit_length', 'conjugate', 'denominator', 'imag', 'numerator', 'real'] >>> 16

17 - Python はオブジェクト指向 (2) >>> 1. add (3) SyntaxError: invalid syntax >>> a=1 >>> a+3 4 >>> a. add (3) 4 >>> a. class <type 'int'> >>> 17

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