プログラマのためのJavaScript (7)：プロトタイプ継承の正体

「JavaScriptには、クラスとその継承はないが、プロトタイプベースの継承をサポートしている」と、まー、これはよく言われる決まり文句です。がしかし、JavaScriptにおけるアレを継承と呼んでいいものかどうか？ 「継承」といえば、多くの人が通常の継承、つまりクラスベースの継承をイメージするでしょうし、無意識に通常の継承とのアナロジーを追うことになるでしょう。これは危険だと思いますよ。

「プロトタイプ」とか「継承」という言葉から連想する常識的なイメージは全部捨てて、事実を白紙から眺めましょう。その事実とは、「JavaScriptには、実行時プロパティ検索のメカニズムがある」と、それだけです。

今回の内容：

1. 「プロトタイプ」じゃ、なんのことだかわからない
2. __proto__プロパティ、__proto__オブジェクト、__proto__チェーン
3. __proto__チェーンを追いかけてみる
4. __proto__チェーンを使ったプロパティ検索
5. この続きと今回のまとめ

• ハブエントリー（全体目次）

1. 前回 - 関数オブジェクトの秘密

●「プロトタイプ」じゃ、なんのことだかわからない

「プロトタイプ」という言葉から、デザインパターンのPrototypeパターンとか、Selfのようなクラスレス言語のクローニング（オブジェクト複製）を連想する人がいるでしょう。いずれも、オブジェクトの生成に関わる概念です。が、JavaScriptでクローニングを使っているわけではないので、この意味での「プロトタイプ」は忘れましょう！

では、JavaScriptのプロトタイプですが … …、いや、そもそも、JavaScriptの話題に限定してさえ「プロトタイプ」って言葉を使うこと自体がヤバいのだよね、

JavaScriptにおける「プロトタイプ・オブジェクト」って言葉は、まったく異なる2つの意味で使われています。混乱を避けるために、ここでは、「__proto__オブジェクト」と「prototypeオブジェクト」という言葉を使い分けます。この2つは別物です！（後で違いを説明する）

また、安易なアナロジーから「継承」と言うのもやめます（見出しは例外）。代わりに「プロパティ検索」（property lookup; property search）を使います。JavaScriptのプロパティ検索のメカニズムを知った上で、それをどうしても「継承」と呼びたいなら、それはまー勝手ですけど。

●__proto__プロパティ、__proto__オブジェクト、__proto__チェーン

JavaScriptの全てのオブジェクトに、__proto__という（なんだかPythonっぽい）名前のプロパティが必ずあります。ただし、この__proto__プロパティが公開されてない処理系もあるので注意。以下では、__proto__プロパティがユーザー（JavaScriptプログラマ）から見えて触れる前提で話をします。

オブジェクトxの__proto__プロパティは次の2つの性質を持ちます。

1. その値は、nullであるか、またはxと別なオブジェクトである。
2. xからはじめて、x.__proto__、x.__proto__.__proto__、x.__proto__.__proto__.__proto__、…… とたどっていくとき、xに戻ってしまうことはない。

xの__proto__プロパティの値（であるオブジェクト）を、xの__proto__オブジェクトと呼び、x, x.__proto__, x.__proto__.__proto__, …… のような列を__proto__チェーンと呼びます。

__proto__チェーンは、__proto__の値にnullが出現したところで終わります。サイクルが生じないことは、上の2番目の性質から保証されます。

●__proto__チェーンを追いかけてみる

次の関数は、__proto__チェーンを配列にして返すものです。

function protoChain(x) {

 var chain = [];

 for (var p = x; p != null; p = p.__proto__) {

  chain.push(p);

 }

 return chain;

}

結果を見やすく表示するために次を定義（だだし、Rhino用）：

/* 引数は配列だと仮定 */

function printArray(a) {

 for (var i = 0; i < a.length && i < 10; i++) {

  print(i + ":" + a[i]);

 }

 if (i < a.length) {

  print("... (more)");

 }

} 

さーて、試してみましょう。

js> printArray(protoChain(1))

0:1

1:0

2:[object Object]

js> printArray(protoChain("hello"))

0:hello

1:

2:[object Object]

js> printArray(protoChain([1, 2]))

0:1,2

1:

2:[object Object]

js> printArray(protoChain({}))

0:[object Object]

1:[object Object]

js> printArray(protoChain(Number))

0:function Number() { [native code for Number.Number, arity=1] }
1:function () {

	[native code, arity=0]

}
2:[object Object]

js>

数値1の__proto__オブジェクトは0で、0の__proto__オブジェクトも存在するようですね。プレーンなオブジェクト{}の__proto__チェーンの長さは1（現れるオブジェクト数は2）その他は長さ2になってますが、人為的に長いチェーンを作ることもできます。

js> var a = {}

js> var b = {}

js> var c = {}

js> b.__proto__ = a

[object Object]

js> c.__proto__ = b

[object Object]

js> printArray(protoChain(c))

0:[object Object]

1:[object Object]

2:[object Object]

3:[object Object]

js> 

この例では、「c → b → a → なんか知らないオブジェクト」というチェーンです。

ここで、意地悪をしてサイクルを作ってみましょう。

js> var a = {}

js> var b = {}

js> a.__proto__ = b

[object Object]

js> b.__proto__ = a

js: "<stdin>", line 85: Cyclic __proto__ value not allowed.

js> 

さすがに拒絶されましたね。

●__proto__チェーンを使ったプロパティ検索

さて、今まで調べた__proto__チェーンは何に使われるのでしょうか。その答えは、「プロパティ検索に使われる」です。JavaScript処理系がx.fooという式を見たとき、次のように動作します。

• オブジェクトxに"foo"という名前のプロパティがあれば、その値を返す。
• オブジェクトxでプロパティが見つからないとき、xの__proto__オブジェクトの"foo"という名前のプロパティを探し、あれば、その値を返す。
• 以下同様に、__proto__チェーンをたどってプロパティを探す。チェーンをたどり切ってもなお見つからないなら、undefined値を返す。

実験してみます。

js> var point = {x:20, y:30}

js> point.y

30

js> point.color

js> typeof point.color

undefined

js> var colored = {color:"black"}

js> point.__proto__ = colored

[object Object]

js> point.color

black

js> 

colorというプロパティはオブジェクトpointに定義されていなかったのですが、オブジェクトcoloredを__proto__プロパティに設定することにより、あたかもpointにもcolorプロパティが存在するように振る舞います。

JavaScriptでは、メソッドはプロパティの一種（値が関数オブジェクトであるプロパティ）ですから、メソッド検索もこのメカニズムが使われます。

●この続きと今回のまとめ

これで、__proto__オブジェクトの話は終わりです。prototypeオブジェクトの話はしてません。prototypeオブジェクトは、JavaScriptのオブジェクト生成に関わるので次回で扱うことにします。

1. JavaScriptには、実行時のプロパティ検索のメカニズムがある。
2. どんなオブジェクトにも、__proto__という名のプロパティがある。
3. __proto__プロパティの値（のオブジェクト）をたどっていくとチェーンができる。これを__proto__チェーンと呼ぶ。
4. オブジェクトのプロパティ値を求めるとき、__proto__チェーンをたどってプロパティを探す。
5. メソッドもプロパティの一種なので、__proto__チェーンをたどって検索される。

• 次回 - オブジェクト生成の仕組み
• ハブエントリー（全体目次）