C#の実行時ポリモーフィズムとは？抽象クラスと仮想関数による実装を解説

実行時ポリモーフィズムの概要

実行時ポリモーフィズム（ランタイム・ポリモーフィズム）は、メソッドのオーバーライドによって実現される仕組みで、「動的バインディング（dynamic binding）」や「遅延バインディング（late binding）」とも呼ばれます。C#では、主に抽象クラスと仮想関数（virtualメソッド）を用いて実装します。

抽象クラスによる実装

抽象クラスには「抽象メソッド」を定義でき、その具体的な処理は派生クラス側で実装することになります。これにより、実際に呼び出されるメソッドが実行時に決定される、柔軟な設計が可能になります。

以下は、抽象クラスを使って実行時ポリモーフィズムを実現するサンプルコードです。

コード例

using System;

namespace PolymorphismApplication {
    abstract class Shape {
        public abstract int area();
    }

    class Rectangle : Shape {
        private int length;
        private int width;

        public Rectangle(int a = 0, int b = 0) {
            length = a;
            width = b;
        }

        public override int area() {
            Console.WriteLine("Rectangle class area :");
            return (width * length);
        }
    }

    class RectangleTester {
        static void Main(string[] args) {
            Rectangle r = new Rectangle(10, 7);
            double a = r.area();
            Console.WriteLine("Area: {0}", a);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

出力結果

Rectangle class area :
Area: 70

この例では、基底クラス Shape の抽象メソッド area() を、派生クラス Rectangle が override キーワードを使って上書きしています。呼び出し側は area() を呼ぶだけでよく、実際にどの実装が実行されるかは実行時に決まります。

仮想関数（virtualメソッド）による実装

基底クラスで定義したメソッドを、継承先のクラスごとに異なる処理として実装し直したい場合には、virtual キーワードを付けた仮想関数を使用します。

仮想関数は、継承した各クラスでそれぞれ異なる実装を持つことができ、プログラムの実行時にどのメソッドが呼び出されるかが決定されます。これにより、同じインターフェースを持ちながら、オブジェクトの実際の型に応じた振る舞いを実現できるのが大きな特徴です。