ゲームエンジンからステップアップ！”オブジェクト指向”早わかりガイド

ゲームエンジンからステップアップ！ "オブジェクト指向"早わかりガイド 株式会社アカツキゲームス クライアントエンジニア 田﨑 大也 ゲームメーカーズスクランブル 2023/03/04

田﨑 大也 / Tasaki Daiya 株式会社アカツキゲームス クライアントエンジニア ● 2021年 ：株式会社アカツキ入社 ● 現在 ：運用中のモバイルゲームを開発 学生時代 ● 東京大学 ~ 大学院 ：VR研究 ● DMM VR Lab ：VRゲーム開発 2

• https://games.aktsk.jp/

株式会社アカツキゲームス © Akatsuki Inc. © Akatsuki Games Inc. 3

Introduction 4

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オブジェクト指向 7

今日のお話 プログラミングにおける重要な概念である 「オブジェクト指向」を知ろう！ 8

Why? ゲームエンジンも、辿っていくと...... - Unity → C# → オブジェクト指向言語 (OOP) - Unreal Engine → C++ → オブジェクト指向言語 (OOP) 9

自分が使っている「道具」について理解する 10

プログラムを書く人へ - ゲームエンジンからゲーム作りを始めると プログラムは「何となく」書けると思います - そこから更に「プログラムを理解できる」ようになると、 もっとゲーム作りがうまくなるはず！！です！！ 11

プログラムを書かない人でも... - ゲームはどうやって出来ているのか？ - プログラマは何を考えているのか？ - プログラムが書けるようになったら...！？ 12

オブジェクト指向は、ハッキリ言って難しい - 概念が難しい - プログラミング技術である - 意見もさまざま 13

ゴール：ステップアップのきっかけ - プログラムのことを深く考え、 今日の話をご自身のステップアップの、 きっかけにしてください！！ - 興味、自信、理解、発見 …… 受け取り方は自由です！！ 14

本日の流れ - オブジェクト指向とは何か？ (5min) - 基本要素 (30min) 1. 抽象化 / クラス (5min) 2. カプセル化 (5min) 3. 継承 (10min) 4. ポリモーフィズム (10min) - ＋α、Q&A 15

基本的には これを読めばOK 16

参考文献 17

オブジェクト指向とは何か？ 18

オブジェクト指向は、プログラミングの考え方 今回採用する定義 - ソフトウェア開発を楽にするために発展してきた考え方 19

オブジェクト指向は、プログラミングの考え方 今回採用する定義 - ソフトウェア開発を楽にするために発展してきた考え方 その他の意見 - 現実世界のモデル化方法 - hoge.method() という書き方ができること 20

プログラミング言語の歴史 - 機械語 - アセンブリ言語 - 高級言語 - 構造化言語 - オブジェクト指向言語 21

プログラミング言語の歴史 - 機械語 - アセンブリ言語 - 高級言語 - 構造化言語 - オブジェクト指向言語 22

プログラミング言語の歴史 - 機械語 - アセンブリ言語 - 高級言語 - 構造化言語 MOV AX X MOV DX Y - オブジェクト指向言語 23

プログラミング言語の歴史 - 機械語 - アセンブリ言語 - 高級言語 Z=X+Y - 構造化言語 - オブジェクト指向言語 24

プログラミング言語の歴史 - 機械語 - アセンブリ言語 - 高級言語 - 構造化言語 - オブジェクト指向言語 25

プログラミング言語の歴史 - 機械語 - アセンブリ言語 - 高級言語 - 構造化言語 - オブジェクト指向言語 26

構造化言語の課題 - グローバル変数 - 再利用性 27

なんでグローバル変数がよくないの？ - グローバル変数 - 再利用性 - プログラム中、どこからでも参照できる変数 - グローバル変数を変更しようとすると、 それを使っている全てのロジックに影響が及ぶ 28

なんで再利用性が大事なの？ - グローバル変数 - 再利用性 - アプリケーションがどんどん大きくなってきた - 再利用できないと、コードがどんどん膨れ上がる 29

オブジェクト指向の基本要素 - 抽象化 (クラス) - カプセル化 - 継承 - ポリモーフィズム 30

オブジェクト指向の基本要素 31

オブジェクト指向の基本要素 その1 Q1. 抽象化（クラス）とは？ 抽象化 (クラス) 5 min Q2. クラスはどう使う？ 32

ゲームエンジン中のクラス (Unity) MonoBehavior Transform Rigidbody 33

C#スクリプトにも書いてある 34

抽象化 (クラス) - 関連する変数と処理を「まとめた」もの 35

クラスの用語 - クラスが持つ 変数 := メンバ変数 := フィールド := プロパティ - クラスが持つ 処理 := メンバ関数 := メソッド 36

クラスの使い方 1. クラスを元に、実体（インスタンス / オブジェクト）が生成される var enemy = new Enemy(); 2. インスタンスに対して、操作を行う var hp = enemy.GetHitPoint(); 37

比喩：クラスは設計図 インスタンス1 インスタンス2 クラス インスタンス3 38

オブジェクト指向の基本要素 その1 Q1. 抽象化（クラス）とは？ 関連する変数と処理を、まとめたもの 抽象化 (クラス) Q2. クラスはどう使う？ まとめ 1. クラスを元に、実体が生成される 2. インスタンスに対して、操作を行う 39

オブジェクト指向の基本要素 その2 Q1. カプセル化とは？ カプセル化 5 min Q2. private / public って何？ Q3. カプセル化する利点は？ 40

抽象化 (クラス) [再掲] - 関連する変数と処理が「まとめられた」もの 41

抽象化 (クラス) - 関連する変数と処理が「まとめられた」もの - 変更されるものを「カプセル化」できる 42

カプセル化とは？ - クラスの外から、メンバ変数やメソッドを「隠す」こと 43

カプセル化を実現する仕組み - アクセス指定子： private / public 外部から アクセスできない enemy.hitPoint; 外部から アクセスできる enemy.DealDamage() ; 44

publicでよくない？ 45

カプセル化する利点 - クラス内部の変更がしやすくなる 例：public メンバの名前を変えたくなった場合 46

カプセル化する利点 - クラス内部の変更がしやすくなる 例：public メンバの名前を変えたくなった場合 書き換えないといけないコードが たくさんになってしまう！ 47

おまけ：public より [SerializeField] public int hitPoint; [SerializeField] private int hitPoint; 48

オブジェクト指向の基本要素 その2 Q1. カプセル化とは？ クラスの外から、 メンバ変数やメソッドを隠すこと カプセル化 Q2. private / public って何？ private : クラス外からアクセス不可 まとめ public : クラス外からアクセス可能 Q3. カプセル化する利点は？ クラス内部の変更がしやすくなること 49

なんとここまでで...！！ 構造化プログラミングの課題が解決されてきた！ - プログラムを少なくできる - グローバル変数がなくせる 50

オブジェクト指向の基本要素 その3 Q1. 継承とは？ 継承 10min Q2. スーパークラス / サブクラス？ Q3. 継承で何ができる？ 51

継承とは？ - クラスの共通部分を別のクラスにまとめる仕組み - あるクラスを拡張する仕組み - is - a 関係を提供する仕組み 52

プログラム中の継承 NewBahaviorScipt は、 MonoBehaviour を継承する 53

継承の用語 継承される側 (MonoBehaviour) := スーパークラス := 親クラス 継承する側 (NewBahaviorScipt) := サブクラス := 子クラス 54

継承が表すこと - Aのメンバ変数を、Bも持てる - Aのメソッドを、Bも持てる - Bは、Aクラスでもある 55

継承が表すこと - Aのメンバ変数を、Bも持てる - Aのメソッドを、Bも持てる - Bは、Aクラスでもある 56

継承が表すこと - Aのメンバ変数を、Bも持てる - Aのメソッドを、Bも持てる - Bは、Aクラスでもある 57

継承が表すこと - Aで public := Bも持てる / Bから外部に公開される - Aで protected := Bも持てる / Bから外部には公開されない - Aで private := Bでは持てない / Bから外部に公開される 58

継承が表すこと - Aのメンバ変数を、Bも持てる - Aのメソッドを、Bも持てる - Bは、Aクラスでもある 59

ゲームエンジンの中の継承 - MonoBehaviour (Unity) ってなんだろう？ 60

MonoBahaviorの公式リファレンス - https://docs.unity3d.com/ja/2021.1/ScriptReference/MonoBehaviour.html 61

• https://docs.unity3d.com/ja/2021.1/ScriptReference/MonoBehaviour.html

MonoBehaviorを継承しなくていいの...? - MonoBehaviourの機能を使う必要がないなら... YES！！ 62

MonoBehaviorを継承しなくていいの...? - MonoBehaviourの機能を使う必要がないなら... YES！！ 設計的には... MonoBehaviorに依存しすぎず、Good 63

継承が表すこと - Aのメンバ変数を、Bも持てる - Aのメソッドを、Bも持てる - Bは、Aクラスでもある 64

継承が表すこと - Aのメンバ変数を、Bも持てる - Aのメソッドを、Bも持てる - Bは、Aクラスでもある 次の基本要素：ポリモーフィズムでお話します！ 65

オブジェクト指向の基本要素 その3 継承 まとめ Q1. 継承とは？ - クラスの共通部分をまとめる仕組み - あるクラスを拡張する仕組み - is - a 関係を提供する仕組み Q2. スーパークラス / サブクラス？ - スーパークラス ： 継承される側のクラス / 親 - サブクラス ： 継承する側のクラス / 子 Q3. 継承で何ができる？ - 親のメンバ変数を、子も持てる - 親のメソッドを、子も持てる - 子は、親クラスでもある 66

オブジェクト指向の基本要素 その4 Q1. ポリモーフィズムとは？ ポリモーフィズム 10min Q2. オーバーライド？ Q3. ポリモーフィズムの利点は？ 67

ポリモーフィズムとは？ - 実行時のオブジェクトによって、 呼び出されるメソッドが変わる仕組み - 呼び出す側のメソッドを共通化する仕組み 68

ポリモーフィズムとは？ - 実行時のオブジェクトによって、 呼び出されるメソッドが変わる仕組み - 呼び出す側のメソッドを共通化する仕組み 69

継承が表すこと [再掲] - Aのメンバ変数を、Bも持てる - Aのメソッドを、Bも持てる - Bは、Aクラスでもある 70

is - a の関係 71

オーバーライド - サブクラスで、スーパークラスと 同じ名前のメソッドの定義を 上書きできる仕組み 72

is-a + overrideで実現されるポリモーフィズム 73

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持されない書き方 74

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持されない書き方 Magic 足して 75

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持されない書き方 Magic 足して 76

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持されない書き方 YY 足して ZZ 足して Magic 足して XYZ 足して XX 足して 77

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持されない書き方 呼び出す側 / 使う側を変更すると... 拡張しづらい！ 78

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持される書き方 79

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持される書き方 Magic 足して 80

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持される書き方 Magic 足して 81

ポリモーフィズムの利点 - 拡張性が維持される！ ▼ 拡張性が維持される書き方 追加されるクラスだけ考えれば... 拡張しやすい！ 82

オブジェクト指向の基本要素 その4 Q1. ポリモーフィズムとは？ - 実行時のオブジェクトによって、 呼び出されるメソッドが変わる仕組み - ポリモーフィズム 呼び出す側のメソッドを共通化する仕組み Q2. オーバーライド？ - サブクラスで、スーパークラスと 同じ名前のメソッドの定義を 上書きできる仕組み まとめ Q3. ポリモーフィズムの利点は？ - 拡張性が維持される！ - 追加するクラスだけ考えればいい 83

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注意 - オブジェクト指向さえ理解すれば、うまくいくというわけではない 85

メッセージ - 今日だけでは理解できなかったと思います - 何度も触れて、考えて、気づきを得て、理解できてきます - サイクルを積み重ねて、成長へつなげてください！ 86

+α 87

今日の話から、さらにステップアップ！ - 継承より委譲 - コンポーネント指向 - interface / abstract class - 関数型言語 - ソフトウェア原則 - デザインパターン - アジャイル開発 88

本日のまとめ オブジェクト指向は、ソフトウェア開発を楽にするために生まれた プログラミングの考え方 オブジェクト指向の基本要素は 抽象化(クラス) / カプセル化 / 継承 / ポリモーフィズム 構造化プログラミングのグローバル変数と再利用性の問題が解決した さらに、拡張性が維持されるようになった 89