【Python入門】オブジェクト指向の扉を開こう！クラスの基本と作り方・使い方 (class, __init_

【Python入門】オブジェクト指向の扉を開こう！クラスの基本と作り方・使い方 (class, init, メソッド) #7

5月 24, 2025

「プログラムがだんだん複雑になってきて、データと処理の管理が大変になってきた…」

「『オブジェクト指向』ってよく聞くけど、一体何のこと？クラスってどうやって使うの？」

こんにちは！ Pythonの学習、順調ですか？前回は関数について学び、処理をまとめて再利用する方法を身につけましたね。今回は、Pythonプログラミングの大きな特徴であり、より高度で大規模なプログラムを作る上で非常に重要な考え方である「オブジェクト指向プログラミング（OOP）」の第一歩、そしてその中核となる「クラス」について学んでいきましょう。

クラスを使うと、関連するデータ（情報）と、そのデータに対する操作（処理）をひとまとめにして、「モノ」として扱うことができます。これにより、プログラムの設計がより直感的になり、現実世界の問題をモデル化しやすくなります。この記事では、クラスの基本的な概念から、Pythonでのクラスの定義方法、インスタンスの作成、そしてメソッドや属性の使い方まで、分かりやすく解説していきます。クラスを理解すれば、Pythonのさらなる可能性が見えてくるはずです！

1. オブジェクト指向プログラミングとクラスとは？なぜ必要なの？

いきなり「オブジェクト指向」と言われても難しく感じるかもしれませんね。まずは、その基本的な考え方と、なぜクラスという仕組みが必要なのかを見ていきましょう。

1.1. オブジェクト指向プログラミング (OOP) の考え方 (超入門)

オブジェクト指向プログラミング (Object-Oriented Programming, OOP) とは、プログラムを、現実世界に存在するような様々な「モノ（オブジェクト）」の集まりとして捉え、それらの「モノ」同士が互いに情報をやり取りしたり、影響を与え合ったりすることで処理が進んでいく、という考え方です。例えば、ゲームを作るなら「キャラクター」「アイテム」「敵」などがそれぞれ「モノ」として考えられます。

1.2. クラス (設計図) とオブジェクト/インスタンス (実体)

オブジェクト指向プログラミングにおいて、この「モノ」を作り出すための元となるのが「クラス」です。

クラス (class): オブジェクト（モノ）を作るための「設計図」や「型」のようなものです。例えば、「たい焼きの型」をイメージしてください。この型があれば、同じ形のたい焼きを何個でも作れますね。クラスは、そのオブジェクトがどのようなデータ（情報）を持ち、どのような操作（処理）ができるかを定義します。
オブジェクト (またはインスタンス): クラスという設計図に基づいて実際に作られた「実体」のことです。「たい焼きの型」から作られた、一つ一つの「たい焼き」がオブジェクト（インスタンス）にあたります。同じクラスから作られたオブジェクトでも、それぞれが持つデータ（例: たい焼きの中身があんこかクリームか）は異なることがあります。

1.3. クラスが必要な理由（メリット）

クラスを使うことには、以下のような大きなメリットがあります。

関連するデータと処理の集約: 例えば、「犬」というクラスを考えると、その犬の「名前」「年齢」「犬種」といったデータ（情報）と、「吠える」「走る」「食べる」といった処理（操作）をひとまとめにして管理できます。これにより、プログラムの構造が分かりやすくなります。
コードの再利用性と拡張性: 一度クラスを作っておけば、そのクラスからたくさんのオブジェクトを簡単に作れます。また、既存のクラスを元にして新しいクラスを作る（これを「継承」と言います。今回は深く触れませんが、非常に強力な機能です）ことで、効率的に開発を進められます。
大規模開発の効率化: プログラムをオブジェクトという部品の集まりとして設計することで、役割分担がしやすくなり、複雑なシステムも管理しやすくなります。
カプセル化（データの保護）: オブジェクトの内部のデータを外部から直接変更できないように保護し、決められた操作（メソッド）を通してのみアクセスできるようにすることで、意図しない変更を防ぎ、プログラムの安全性を高めることができます（これもOOPの重要な概念です）。

2. Pythonのクラス：基本的な定義と使い方

それでは、Pythonで実際にクラスを定義し、使ってみましょう。

2.1. クラスの定義：設計図を作る (`class`文)

クラスを定義するには、classキーワードを使います。基本的な構文は以下の通りです。

class クラス名:
    # クラスの属性（データ）やメソッド（操作）をここに定義する
    # この部分はインデントする
    pass # passは何もしないという命令。最初は中身が空でもOK

重要なポイント：

classキーワードでクラス定義を開始します。
classの後には、あなたが付けたい「クラス名」を書きます。Pythonの慣習では、クラス名は大文字で始める「キャメルケース（例: MyClassName）」または「パスカルケース」がよく使われます。
クラス名の後には必ずコロン (:) を付けます。
クラスの本体（属性やメソッドの定義）は、次の行からインデントして記述します。
最初は中身が何もないクラスを定義することも可能です。その場合は、インデントした部分にpass文を書いておきます。passは何もしないという命令で、構文上何かを書く必要があるが処理内容がまだない場合などに使います。

サンプルコード：簡単な「犬」クラスの定義

class Dog:  # 「Dog」という名前のクラスを定義
    pass      # 今はまだ中身は空っぽ

2.2. インスタンスの作成：設計図から実体を作る

クラス（設計図）を定義したら、そのクラスからオブジェクト（実体）を作成できます。これを「インスタンス化」や「インスタンスの生成」と言います。

変数名 = クラス名()

クラス名に続けて丸括弧 () を付けることで、そのクラスの新しいインスタンスが作成され、変数に代入されます。

サンプルコード：Dogクラスのインスタンスを作成

class Dog:
    pass

# Dogクラスのインスタンス（オブジェクト）を作成
my_dog = Dog()
another_dog = Dog()

print(my_dog)       # my_dogがどんなものか表示してみる
print(another_dog)  # another_dogがどんなものか表示してみる
print(type(my_dog)) # my_dogの型を表示してみる

実行結果 (例 - メモリアドレス部分は実行ごとに変わります):

<__main__.Dog object at 0x000001ABCDEF1234>
<__main__.Dog object at 0x000001ABCDEF5678>
<class '__main__.Dog'>

my_dogとanother_dogは、同じDogクラスから作られましたが、それぞれ別のオブジェクト（実体）であることが分かります。

2.3. 属性（インスタンス変数）：オブジェクトが持つデータ

属性とは、個々のインスタンス（オブジェクト）が持つデータのことです。例えば、「犬」のオブジェクトなら「名前」や「年齢」などが属性にあたります。これらは「インスタンス変数」とも呼ばれます。

インスタンスの属性は、インスタンスを作成した後に、インスタンス名.属性名 = 値 のようにドット(.)を使って代入したり、インスタンス名.属性名 で参照したりできます。

サンプルコード：犬の属性を設定・参照する

class Dog:
    pass

pochi = Dog() # Dogのインスタンスを作成

# pochiインスタンスに属性を設定
pochi.name = "ポチ"
pochi.age = 3
pochi.breed = "柴犬"

# pochiインスタンスの属性を参照
print(f"私の犬の名前は{pochi.name}です。")
print(f"{pochi.name}は{pochi.age}歳で、犬種は{pochi.breed}です。")

hachi = Dog()
hachi.name = "ハチ"
hachi.age = 5
# hachi.breed は設定していない

print(f"\nもう一匹の犬の名前は{hachi.name}、年齢は{hachi.age}歳です。")
# print(hachi.breed) # これはエラーになります (AttributeError)。hachiにはbreed属性が設定されていないため。

このように、属性はインスタンスごとに独立して持ちます。

2.4. メソッド：オブジェクトが行う操作（クラス内の関数）

メソッドとは、クラス内で定義された関数のことで、そのクラスのインスタンス（オブジェクト）に対する操作や振る舞いを定義します。例えば、「犬」クラスなら「吠える」という操作がメソッドにあたります。

メソッドを定義する際、最初の引数には特別な名前 self を指定するのがPythonの慣習です。このselfは、そのメソッドを呼び出しているインスタンス自身を指します。メソッド内でインスタンスの属性にアクセスする際には、self.属性名のように使います。

サンプルコード：犬が吠えるメソッド

class Dog:
    # name属性（後で__init__で設定する方が一般的）
    dog_name = "名無し" # これはクラス変数（後述）に近いですが、ここでは仮に

    def bark(self):  # 最初の引数は必ずself
        print(f"{self.dog_name}: ワン！ワン！") # self経由で属性にアクセス

pochi = Dog()
pochi.dog_name = "ポチ" # インスタンスの属性を設定
pochi.bark()     # pochiインスタンスのbarkメソッドを呼び出す

hachi = Dog()
hachi.dog_name = "ハチ"
hachi.bark()

実行結果 (例):

ポチ: ワン！ワン！
ハチ: ワン！ワン！

メソッドを呼び出すときは、インスタンス名.メソッド名() のように書きます。selfは自動的に渡されるので、呼び出し時には指定しません。

3. `init`メソッド (コンストラクタ)：インスタンス作成時の初期化処理

毎回インスタンスを作成した後に属性を設定するのは少し手間ですよね。インスタンスが作成されるときに、自動的に属性の初期設定などを行いたい場合に使うのが、特別なメソッドである__init__メソッド（イニットメソッド）です。これは「コンストラクタ」とも呼ばれます。

__init__メソッドは、クラス名に()を付けてインスタンスを生成する際に、自動的に呼び出されます。メソッド名の前後にアンダースコア2つ (__) が付いているのが特徴です。

サンプルコード：__init__で犬の名前と年齢を初期化

class Dog:
    def __init__(self, name, age):  # selfの他に、初期設定したい値を受け取る引数を定義
        # 受け取った引数の値を、インスタンスの属性(self.属性名)に設定
        self.name = name
        self.age = age
        print(f"{self.name}が誕生しました！ ({self.age}歳)") # 初期化時にメッセージ表示

    def bark(self):
        print(f"{self.name} ({self.age}歳): ワン！")

    def get_older(self, years=1):
        self.age += years
        print(f"{self.name}は{self.age}歳になりました。")

# インスタンスを作成する際に、__init__メソッドのself以外の引数に値を渡す
pochi = Dog("ポチ", 3)  # "ポチ"がnameに、3がageに渡される
hachi = Dog("ハチ", 5)

print("---")
pochi.bark()
hachi.bark()

pochi.get_older()
hachi.get_older(2) # 2歳年を取らせる

print(f"\n{pochi.name}の最終的な年齢: {pochi.age}歳")

実行結果 (例):

ポチが誕生しました！ (3歳)
ハチが誕生しました！ (5歳)
---
ポチ (3歳): ワン！
ハチ (5歳): ワン！
ポチは4歳になりました。
ハチは7歳になりました。

ポチの最終的な年齢: 4歳

__init__メソッドを使うことで、インスタンス作成時に必要な情報をまとめて設定でき、オブジェクトが最初から適切な状態を持つようになります。

4. クラス変数とインスタンス変数（簡単な違い）

変数には、その変数がどこで定義され、どのように共有されるかによって種類があります。

インスタンス変数: これまで見てきたself.属性名のように、各インスタンス（オブジェクト）に固有のデータです。pochi.nameとhachi.nameは異なる値を持てます。
クラス変数: クラス定義の直下に（メソッドの外で）定義される変数で、そのクラスから作られた全てのインスタンスで共有されます。例えば、「犬」クラスなら「分類は哺乳類である」といった情報は全ての犬インスタンスで共通ですよね。

サンプルコード：クラス変数の例

class Cat:
    species = "ネコ科"  # クラス変数 (全てのCatインスタンスで共有)

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # インスタンス変数

    def show_info(self):
        print(f"名前: {self.name}, 種類: {Cat.species}") # クラス変数は クラス名.変数名 でもアクセス可能
        # print(f"名前: {self.name}, 種類: {self.species}") # self経由でもアクセス可能

tama = Cat("タマ")
mike = Cat("ミケ")

tama.show_info()
mike.show_info()

print(f"\nタマの種類: {tama.species}")
print(f"ミケの種類: {mike.species}")
print(f"Catクラスの種類: {Cat.species}")

# クラス変数を変更すると、全てのインスタンスに影響する (推奨されない使い方の場合もある)
# Cat.species = "イヌ科!?"
# tama.show_info() # 種類がイヌ科!?に変わる

インスタンス変数は個々のオブジェクトの状態を、クラス変数はその種類のオブジェクト全体に共通する特性を表すのに便利です。

5. 実践的な例題に挑戦！「キャラクター」クラスを作ってみよう

これまでの知識を使って、簡単なゲームキャラクターを表すクラスを作成してみましょう。

class Character:
    def __init__(self, name, hp, attack_power):
        self.name = name
        self.hp = hp
        self.initial_hp = hp # 初期HPを保存しておく
        self.attack_power = attack_power
        print(f"{self.name} (HP: {self.hp}, 攻撃力: {self.attack_power}) が現れた！")

    def attack(self, target_character):
        print(f"{self.name} が {target_character.name} に攻撃！")
        target_character.take_damage(self.attack_power)

    def take_damage(self, damage):
        self.hp -= damage
        if self.hp <= 0:
            self.hp = 0 # HPがマイナスにならないように
            print(f"{self.name} は {damage} のダメージを受けた！HPが0になり倒れた...")
        else:
            print(f"{self.name} は {damage} のダメージを受けた！残りHP: {self.hp}")

    def show_status(self):
        print(f"--- {self.name}のステータス ---")
        print(f"HP: {self.hp}/{self.initial_hp}")
        print(f"攻撃力: {self.attack_power}")
        print("-------------------------")

# キャラクターを作成
hero = Character("勇者", 100, 15)
slime = Character("スライム", 30, 5)

hero.show_status()
slime.show_status()

print("\n--- バトル開始！ ---")
hero.attack(slime)
slime.attack(hero)
hero.attack(slime)
hero.attack(slime) # スライムが倒れるはず

hero.show_status()
slime.show_status()

この例では、キャラクターが持つデータ（名前、HP、攻撃力）を属性として、キャラクターが行う操作（攻撃する、ダメージを受ける、ステータス表示）をメソッドとして定義しています。

まとめ：クラスでプログラムの世界を豊かに！

今回は、Pythonの「クラス」とオブジェクト指向プログラミングの基本的な考え方について学びました。

クラスはオブジェクトを作るための「設計図」、オブジェクト（インスタンス）はその「実体」であること。
クラスの定義方法 (classキーワード) とインスタンスの作成方法。
インスタンスが持つデータである「属性（インスタンス変数）」。
インスタンスが行う操作である「メソッド」（クラス内の関数、第一引数はself）。
インスタンス作成時に自動で呼ばれる特別な初期化メソッド__init__（コンストラクタ）。
クラス変数とインスタンス変数の簡単な違い。

クラスを使うことで、関連するデータと処理をひとまとめにし、プログラムをより構造的で、再利用しやすく、そして現実世界の「モノ」に近い形でモデル化することができます。これは、特に中規模から大規模なプログラムを開発する際に非常に強力な武器となります。

オブジェクト指向プログラミングには、今回紹介した内容の他にも「継承」「ポリモーフィズム」「カプセル化」といった、さらにプログラムを柔軟かつ堅牢にするための重要な概念があります。また、Pythonの多くの標準ライブラリや外部ライブラリもクラスを基盤として作られています。

ぜひ、身の回りの「モノ」をクラスとして表現してみることから始めて、オブジェクト指向の世界を探求してみてください。あなたのプログラミングの視野が大きく広がるはずです！

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