クラスに属性とメソッドを追加しよう

学習の目標

本章では、以下の内容を学習します。

• __init__メソッドを使ったインスタンスの初期設定方法を理解する
• インスタンス変数の設定と使い方を習得する
• メソッドの定義と呼び出し方法を学ぶ
• selfパラメータの役割を理解する

インスタンスにデータを持たせよう

前回は、すべてのインスタンスが同じ動作をするクラスを作りました。しかし、実際のプログラムでは、それぞれのインスタンスが異なるデータを持つことがよくあります。

たとえば、犬のクラスを考えてみましょう。それぞれの犬には、名前や年齢といった個別の情報があるはずです。

VS Codeで新しいファイル dog_class.py を作成し、以下のコードを入力してみましょう。

# 犬を表すクラス
class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

ここで新しく登場したのが、__init__メソッドです。このメソッドは、インスタンスが作られるときに自動的に呼び出される特別なメソッドです。

__init__の前後にある下線（_）は、アンダースコアと呼ばれます。これは特別なメソッドであることを示すPythonの約束事です。

__init__メソッドの仕組み

__init__メソッドは、インスタンスの初期設定を行うためのメソッドです。新しい犬のインスタンスを作るときに、その犬の名前と年齢を設定できるようになります。

コードの意味を詳しく見てみましょう。

def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

• self：作られるインスタンス自身を表します
• name：外から受け取る犬の名前
• age：外から受け取る犬の年齢
• self.name = name：インスタンスのnameという属性に、受け取った名前を保存
• self.age = age：インスタンスのageという属性に、受け取った年齢を保存

では、このクラスを使ってインスタンスを作ってみましょう。同じファイルに以下のコードを追加してください。

# 犬を表すクラス
class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

# 異なるデータを持つインスタンスを作成
dog1 = Dog("ポチ", 3)
dog2 = Dog("タロ", 5)

# 属性の値を確認
print(f"1匹目の犬: 名前は{dog1.name}、年齢は{dog1.age}歳")
print(f"2匹目の犬: 名前は{dog2.name}、年齢は{dog2.age}歳")

プログラムを実行してみましょう。

python dog_class.py

実行結果は以下のようになります。

1匹目の犬: 名前はポチ、年齢は3歳
2匹目の犬: 名前はタロ、年齢は5歳

Dog("ポチ", 3)という書き方で、名前が「ポチ」、年齢が3歳の犬のインスタンスを作ることができました。そして、dog1.nameやdog1.ageという書き方で、そのインスタンスが持っているデータにアクセスできます。

インスタンス変数とは

self.nameやself.ageのことを、インスタンス変数と呼びます。これは、それぞれのインスタンスが個別に持っているデータのことです。

同じDogクラスから作られたインスタンスでも、それぞれ異なる名前と年齢を持つことができます。これは、それぞれの犬が個別の特徴を持っているのと同じです。

インスタンス変数の値を変更することもできます。以下のコードを追加してみましょう。

# インスタンス変数の値を変更
print(f"変更前: {dog1.name}は{dog1.age}歳")

dog1.age = 4  # 年齢を変更
print(f"変更後: {dog1.name}は{dog1.age}歳")

# 他のインスタンスには影響しない
print(f"dog2の年齢: {dog2.age}歳（変更されていない）")

実行すると、以下のような結果が表示されます。

変更前: ポチは3歳
変更後: ポチは4歳
dog2の年齢: 5歳（変更されていない）

dog1の年齢を変更しても、dog2の年齢には影響しません。これは、それぞれのインスタンスが独立したデータを持っているからです。

メソッドを追加してみよう

次に、犬の動作を表すメソッドを追加してみましょう。新しいファイル dog_with_methods.py を作成し、以下のコードを入力してください。

# 犬を表すクラス（メソッド付き）
class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    def bark(self):
        print(f"{self.name}が「ワンワン！」と吠えました")
    
    def introduce(self):
        print(f"私の名前は{self.name}です。{self.age}歳です。")

ここでは、bark（吠える）とintroduce（自己紹介）という2つのメソッドを追加しました。

注目してほしいのは、メソッドの中でself.nameやself.ageを使っていることです。これにより、それぞれのインスタンスが持っている名前と年齢を使って、動作を行うことができます。

では、これらのメソッドを使ってみましょう。同じファイルに以下のコードを追加してください。

# 犬を表すクラス（メソッド付き）
class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    def bark(self):
        print(f"{self.name}が「ワンワン！」と吠えました")
    
    def introduce(self):
        print(f"私の名前は{self.name}です。{self.age}歳です。")

# インスタンスを作成
my_dog = Dog("シロ", 2)

# メソッドを呼び出し
my_dog.introduce()
my_dog.bark()

プログラムを実行してみましょう。

python dog_with_methods.py

実行結果は以下のようになります。

私の名前はシロです。2歳です。
シロが「ワンワン！」と吠えました

それぞれのメソッドが、インスタンスが持っている名前と年齢を使って動作していることがわかります。

selfパラメータの役割

ここで、selfパラメータの役割についてもう少し詳しく説明しましょう。

selfは、「そのメソッドを呼び出したインスタンス自身」を表しています。たとえば、my_dog.bark()を呼び出すと、barkメソッドのselfはmy_dogインスタンスを指します。

複数のインスタンスを作って確認してみましょう。以下のコードを追加してください。

# 複数のインスタンスでメソッドを試す
dog_a = Dog("アキ", 1)
dog_b = Dog("ベル", 4)

print("=== 犬Aの情報 ===")
dog_a.introduce()
dog_a.bark()

print("\n=== 犬Bの情報 ===")
dog_b.introduce()
dog_b.bark()

実行すると、以下のような結果が表示されます。

=== 犬Aの情報 ===
私の名前はアキです。1歳です。
アキが「ワンワン！」と吠えました

=== 犬Bの情報 ===
私の名前はベルです。4歳です。
ベルが「ワンワン！」と吠えました

同じintroduceメソッドとbarkメソッドを呼び出していますが、それぞれのインスタンスが持っているデータに応じて、異なる結果が表示されています。これがselfの働きです。

簡単な人のクラスを作ってみよう

理解を深めるために、人を表すクラスも作ってみましょう。新しいファイル person_class.py を作成し、以下のコードを入力してください。

# 人を表すクラス
class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def greet(self):
        print(f"こんにちは！私は{self.name}です。")
    
    def say_name(self):
        print(f"私の名前は{self.name}です。")

# インスタンスを作成して使ってみる
person1 = Person("田中")
person2 = Person("佐藤")

person1.greet()
person1.say_name()

person2.greet()
person2.say_name()

プログラムを実行してみましょう。

python person_class.py

実行結果は以下のようになります。

こんにちは！私は田中です。
私の名前は田中です。
こんにちは！私は佐藤です。
私の名前は佐藤です。

このように、同じクラスから作られたインスタンスでも、それぞれが異なるデータを持ち、そのデータを使って動作することができます。

まとめ

本章では、クラスに属性とメソッドを追加する方法を学習しました。

__init__メソッドを使うことで、インスタンスの作成時にデータを設定できるようになりました。また、インスタンス変数を使って、それぞれのインスタンスが個別のデータを持てることも理解しました。

そして、メソッドの中でselfを使うことで、そのインスタンスが持っているデータにアクセスできることも学びました。

重要なポイントは以下の通りです。

• __init__メソッドはインスタンス作成時に自動的に呼び出される
• self.変数名でインスタンス変数を作成できる
• メソッドの中でselfを使ってインスタンス変数にアクセスできる
• それぞれのインスタンスは独立したデータを持つ

これで、データと処理をまとめたオブジェクトを作ることができるようになりました。オブジェクト指向プログラミングの基本的な仕組みを理解できたので、今後はより実用的なプログラムを作っていけるでしょう。