コンパイル時多態と実行時多態¶

言語機能の詳細は継承と仮想関数、内部の仕組みはvtableで説明済み。ここではC#との差分に集中します。

対応表¶

C#	C++	差分
`virtual void F()`	`virtual void F()`	ほぼ同じ(既定非virtualも同じ)
`override void F()`	`void F() override`	C#は必須、C++は任意(でも必ず書く)
`abstract void F()`	`virtual void F() = 0`(純粋仮想)	対応
`abstract class`	純粋仮想を持つクラス(抽象クラス)	C++は専用キーワードなし
`interface IWeapon`	純粋仮想のみの抽象クラス(慣習)	C++は言語構文なし(ISP参照)
`sealed`	`final`	対応
`base.F()`	`Base::F()`	対応
`new` による隠蔽	overrideなしの同名関数(警告なしで隠蔽!)	C++の方が危険(下記)

C#より危険な3ポイント¶

1. overrideを書かなくても通る¶

class Enemy { public: virtual void Attack(); };
class Boss : public Enemy {
public:
    void Atack();      // タイポ。C#なら「overrideがない」でコンパイルエラー。
                       // C++では「新しい別関数」として合法に通り、差し替わらない
    void Attack(int);  // 引数違いも同様に「隠蔽」— 基底のAttack()がBossから見えなくなる
};

規約: 上書きには必ず override を書く(C++11以降)。書けばC#と同等の検査が手に入ります。

2. スライシング(C#に存在しない事故)¶

std::vector<Enemy> v;
v.push_back(Boss{});    // BossのEnemy部分だけコピーされる(C#では起き得ない)

多態対象は vector<std::unique_ptr<Enemy>> などポインタで持つ——C#の「classは常に参照」が自動でやっていたことを、C++では自分で選びます(→ 値セマンティクス)。

3. コンストラクタ内の仮想呼び出しの解決先が逆¶

C#: 派生のoverrideが呼ばれる(初期化前のフィールドを触る危険)
C++: その時点のクラスの実装が呼ばれる(派生には決して届かない)
どちらの言語でも「コンストラクタから仮想を呼ばない」が安全規約という結論は同じ

コンパイル時多態と実行時多態(C++の二刀流)¶

C#の多態はほぼ実行時(virtual/interface。ジェネリックも制約はinterface経由)。C++は2系統を明確に使い分けます:

	実行時多態(仮想関数)	コンパイル時多態(テンプレート/オーバーロード)
相手が決まる	実行時(vtable)	コンパイル時(実体化・オーバーロード解決)
コスト	間接呼び出し+インライン化阻害	ゼロ(型ごとに最適コード)
異なる型を同じ容器に	できる	できない
C#での近似	virtual / interface	(ほぼ該当なし。structジェネリックのJIT特殊化が近い)

使い分けの直感: 「実行中に相手が入れ替わる・混ざる」なら実行時多態、「コンパイル時に決まっている」ならテンプレート(→ 判断ガイド)。C#では選択肢がなかった場所に選択肢がある、というのがC++の姿です。

Unity開発者が誤解しやすい点¶

「interfaceがないからC++は不便」— 純粋仮想クラスで同じ設計ができ、さらに多重継承でinterface複数実装も可能(→ ISPの例)
「GetComponent的な型問い合わせ」をdynamic_cast連発で再現しない——コストと設計の両面で悪手になりがち(キャスト)
UnityのMessage(SendMessage)やUnityEventの遅い動的ディスパッチに慣れていると、C++の仮想関数は桁違いに軽いことに驚くはず——「virtualは遅い」の基準が違う

理解度チェック¶

C++でoverrideを「必ず書く」べき理由を、C#との仕様差から説明できますか。
スライシングがC#に存在しない理由は?
コンパイル時多態に対応するC#の機能がほぼ無い、とはどういうことですか。

演習¶

samples/inheritance_virtual.cpp に、C#の new キーワードによる隠蔽に相当するコード(overrideなしの同名関数)を書き、基底ポインタ経由の呼び出しがどうなるかを確認してください。その後overrideを付けてコンパイラが何を教えてくれるかを見てください。

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