基礎から学ぶ継承とポリモーフィズム

2025年7月23日

C# で理解するオブジェクト指向の核心

1. はじめに

オブジェクト指向（OOP）の 4 本柱のうち、継承 (Inheritance) と ポリモーフィズム (Polymorphism) は「共通化」と「拡張性」を支える最重要キーワードです。この記事では、まだ List<T> やラムダ式に触れていない初学者でもイメージしやすいように、動物クラスの例を通じてステップバイステップで解説します。

2. 継承 ―「親の特性を受け継ぐ」

2-1 継承のイメージ

• 比喩：「犬は動物の一種」という自然な関係をそのままコードに落とし込みます。
• 目的：
  1. コード再利用 – 共通コードは親クラスに一度だけ書く
  2. 階層化 – 大枠→詳細へ思考を整理できる

2-2 C# の基本構文

class Animal   // 親（基底）クラス
{
    public string Name { get; set; }

    public void Eat()    // 全動物共通の振る舞い
    {
        Console.WriteLine($"{Name} は食事をする");
    }
}

class Dog : Animal  // 子（派生）クラス
{
    public void Bark()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} はワン！と鳴く");
    }
}

• Dog : Animal の : が 「Animal を継承」 を表します。
• Dog は Eat() を自動で持ち、独自メソッド Bark() を追加できます。

🛠 使い方（Console アプリ編）

1. Visual Studio
   • 「新しいプロジェクト」→ コンソール アプリ（.NET 8 以上推奨）を作成
   • Animal.cs, Dog.cs, Program.cs の 3 ファイル構成にする

// Program.cs
using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        var pochi = new Dog { Name = "ポチ" };
        pochi.Eat();   // Animal のメソッド
        pochi.Bark();  // Dog 独自メソッド
    }
}

2-3 継承の注意点

3. ポリモーフィズム ―「同じ呼び出しが多彩に振る舞う」

3-1 ポリモーフィズムとは

• ギリシャ語で 「多形」。
• 共通の型参照で実体に応じたメソッドが動く仕組み。

3-2 virtual / override による動的ポリモーフィズム

class Animal
{
    public string Name { get; set; }

    public virtual void Speak()   // 上書き可
    {
        Console.WriteLine($"{Name} は何か声を出す");
    }
}

class Dog : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} はワン！と鳴く");
    }
}

class Cat : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} はニャーと鳴く");
    }
}

• Speak() 呼び出し一つでDog と Cat が異なる鳴き声を出す。
• 拡張に強い：Bird を追加しても foreach 側は変更不要。

🛠 使い方（Console アプリ編）

1. 先ほどと同様に Console プロジェクトを用意。
2. Animal.cs, Dog.cs, Cat.cs, Program.cs を配置：

// Program.cs
using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        Animal[] zoo =
        {
            new Dog { Name = "ポチ" },
            new Cat { Name = "タマ" }
        };

        foreach (var a in zoo)
            a.Speak();   // 実体に応じた出力が得られる
    }
}

実行 →

ポチ はワン！と鳴く
タマ はニャーと鳴く

3-3 インターフェースによるポリモーフィズム

interface IFlyable
{
    void Fly();
}

class Bird : Animal, IFlyable
{
    public override void Speak() => Console.WriteLine($"{Name} はチュンと鳴く");
    public void Fly()            => Console.WriteLine($"{Name} が飛ぶ");
}

class Plane : IFlyable
{
    public void Fly() => Console.WriteLine("飛行機が離陸する");
}

• 共通点は“飛べる”ことだけ。
• 2 つを IFlyable 配列に入れて Fly() を呼び出せば、実体ごとに適した挙動が発動。

🛠 使い方

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        IFlyable[] flyers =
        {
            new Bird { Name = "ピー" },
            new Plane()
        };

        foreach (var f in flyers)
            f.Fly();
    }
}

4. 継承 × ポリモーフィズムを Unity で試す

シーン：AnimalController スクリプトを空の GameObject に付けて実行

4-1 スクリプト

// Animal.cs （Unity でも同じクラスを利用）
public class Animal
{
    public string Name { get; set; }
    public virtual void Speak() => Debug.Log($"{Name} は何か声を出す");
}

public class Dog : Animal
{
    public override void Speak() => Debug.Log($"{Name} はワン！");
}

// Bird なども同様...

// AnimalController.cs
using UnityEngine;

public class AnimalController : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        Animal[] animals =
        {
            new Dog { Name = "ポチ" },
            new Cat { Name = "タマ" },
            new Bird { Name = "ピー" }
        };

        foreach (var a in animals)
            a.Speak();
    }
}

🛠 使い方（Unity 6）

1. Unity Hub で 3D Core テンプレートのプロジェクトを新規作成。
2. Scripts フォルダーを作り、上記 .cs ファイルを保存。
3. Hierarchy で Create → Empty。オブジェクト名は GameManager など。
4. AnimalController.cs を GameManager にドラッグ＆ドロップ。
5. Play ボタン → Console に 3 行の鳴き声が表示されれば成功。

• コンソールに「ポチ はワン！」「タマ はニャー」「ピー はチュン」が順に表示。
• Unity のスクリプトでも同じ文法で動くことを確認できます。

5. 練習課題

1. Fish クラスを Animal から継承し、Speak() を「はブクブク…」にする。
2. IFlyable を実装しているクラスをシーン上でランダムに飛ばすミニゲームを作る。
3. 「継承よりコンポジション（部品化）が適切」と思われるケースを 3 つ挙げる。

class Fish : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} はブクブク…");
    }
}

var nemo = new Fish { Name = "ニモ" };
nemo.Speak();   // => ニモ はブクブク…

public interface IFlyable
{
    void Fly(Vector3 direction, float speed);
}

public class Bird : Animal, IFlyable
{
    public override void Speak() => Debug.Log($"{Name} はチュン");
    public void Fly(Vector3 direction, float speed)
        => transform.Translate(direction.normalized * speed * Time.deltaTime);
}

public class Plane : MonoBehaviour, IFlyable
{
    public void Fly(Vector3 direction, float speed)
        => transform.Translate(direction.normalized * speed * Time.deltaTime);
}

using UnityEngine;

public class FlyManager : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private MonoBehaviour[] flyables; // Bird, Plane など

    private void Start()
    {
        InvokeRepeating(nameof(RandomFly), 1f, 2f); // 2 秒ごとに呼び出し
    }

    private void RandomFly()
    {
        if (flyables.Length == 0) return;

        // ランダムに 1 体取得
        var f = (IFlyable)flyables[Random.Range(0, flyables.Length)];

        // ランダム方向と速度
        Vector3 dir  = Random.onUnitSphere;  // 3D 空間なら
        float   speed = Random.Range(1f, 5f);

        f.Fly(dir, speed);
    }
}

6. まとめ

• 継承は コード再利用と階層化、ポリモーフィズムは 拡張性と柔軟性 をもたらします。
• 理解のコツは、*「Dog は Animal である」*と *「Animal 配列の中身は何になるかわからない」*の 2 点を意識すること。
• まずはサンプルを コピペ→実行→改造 し、振る舞いが切り替わる瞬間を体験してみましょう。

次のステップ

• abstract クラスと sealed クラスの使いどころ
• インターフェース多重実装と DI (依存性注入) の基本
• 継承を避けたいケースの「コンポジション vs 継承」比較

OOP の旅はまだ始まったばかりですが、継承とポリモーフィズムを掴めれば、柔軟に拡張できる設計への第一歩を踏み出せます。ぜひ自分のプロジェクトで試してみてください。