【Kotlin】レッスン5-9：クラスの拡張とは？拡張関数とプロパティを使いこなそう

一つ前のページではメソッドのオーバーライドについて学習しました。

今回は クラスを拡張 について見ていきましょう。

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クラスの拡張とは？｜拡張関数とプロパティの基礎

クラスの拡張とは、既存のクラスやユーザーが定義したクラスに対して、新しいプロパティや関数を追加できる機能です。

この機能を使えばクラスのコードを変更することなく、独自の機能を簡単に追加できます。

初心者の方でも使いやすいこの機能は、標準クラス (String や Int など) や自分で作成したクラスを効率的に操作する際に非常に役立ちます。

本記事では「拡張プロパティ」と「拡張関数」の基本から具体例までを解説します。

クラス拡張の意味とメリット

ここまでの学習で使用してきたString型や Int型といったデータ型は、実はクラスの一種として実装されたものです。

つまり、文字列や数値を扱う機能がクラス内のメソッドやプロパティとして、あらかじめ提供されているわけです。

例えば、Stringクラスには文字列の長さを取得する lengthプロパティや、文字列をすべて大文字に変換する toUpperCase()関数などがあります。

しかしこうした既存のクラスに新しい機能を加えたい場合、コードを書き換えることはできません。

そこで役立つのが「クラスの拡張」です。拡張を利用すると、既存クラスにカスタムのプロパティや関数を “クラスの外から” 追加できます。

なお拡張に使用するプロパティや関数はトップレベルで定義する、すなわちメイン関数の外に書くことで、コード全体で使えるようになります。

拡張プロパティとは何か？｜既存クラスを強化する方法

拡張プロパティとは既存のクラスに新しいプロパティを追加する仕組みです。

拡張プロパティを新たに定義するには以下のように書きます。

val クラス名.拡張プロパティ名: 型
	get() = 機能

たとえばStringクラスに「文字列の最初の文字を取得するプロパティ」を追加する例を見ていきましょう。

以下のコードでは String クラスにfirstCharという名前を付けた拡張プロパティを追加しています。

val String.firstChar: Char	// Stringクラスを拡張してfirstCharという名のプロパティを追加
    get() = this[0]			// firstCharプロパティの処理内容

fun main() {
    val text = "HelloKotlin"
    println(text.firstChar)	// 定数textにfirstCharプロパティをあてて出力: H
}

このコードを実行すると以下のように出力されます。

H

このように拡張プロパティを使えば、コードを簡潔にしつつ既存のクラスを拡張できます。

もう一つ例を見てみましょう。

以下はユーザーが定義した Userクラスに拡張プロパティを追加する例です。

class User(val name: String){}		// 空のUserクラスの定義

val User.isLong: Boolean			// Userクラスを拡張してisLongプロパティを追加
    get() = this.name.length > 10	// 文字列が10文字を超えるか判定

fun main() {
    val user = User("Alice")
    println(user.isLong)			// 定数userにisLongプロパティをあてて出力: false
}

この例ではUser クラスに isLong プロパティを追加しています。これにより、名前文字数が10文字以上か以下かを取得できるようになります。

拡張関数でメソッドを追加する具体的な書き方

拡張関数は既存のクラスに新しいメソッドを追加する仕組みです。

拡張関数を新たに定義するには以下のように書きます。

fun クラス名.関数名(引数: 型): 戻り値の型 {
    // 処理
    return 戻り値
}

たとえばStringクラスに、文字列の前に特定の文字列を付ける関数を追加する例を見てみましょう。

fun String.add(text: String): String {	// Stringクラスを拡張して、拡張関数addを定義
    return "$text$this"					// 戻り値（引数textと元の文字列を連結して返す）
}

fun main() {
    val text = "Kotlin"
    println(text.add("Hello, "))		// 定数textにadd関数をあてて出力: Hello, Kotlin
}

このコードを実行すると以下のように出力されます。

Hello, Kotlin

続いて、Userクラスに拡張関数を追加し、ユーザー毎に乱数のIDを生成するコードを見てみましょう。

class User{}		// 空のUserクラスの定義

fun User.generateId(): Int {		// Userクラスを拡張して、拡張関数generateIDを定義
    return (1000..9999).random()	// 1000～9999のランダムなIDを返す
}
fun main() {
    val user = User()				// インスタンス生成
    println(user.generateId())		// 出力例: 5273（呼ぶたびに異なる）
}

拡張関数を使用することで、このように既に作成済みのクラスを修正することなく、機能追加することが可能です。

まとめ｜拡張機能を使いこなすためのポイントを整理しよう

Kotlinのクラス拡張は既存クラスやユーザー定義クラスに機能を追加する便利な方法です。

拡張プロパティや拡張関数は、コードを簡潔かつ直感的にするための強力なツールです。特に以下の点に注意してください：

拡張の基本を理解したら、ぜひ自分で実装を試してみましょう！

練習問題｜拡張プロパティと関数を使って独自の文字列処理を作ろう

文字列クラスを拡張し、プロパティと関数を追加する練習をしましょう。

まず文字列内の単語数を数える拡張プロパティを定義し、次に文字列内の単語順を反転する拡張関数を作成します。

これらを使い、サンプルの文字列に適用してその結果を画面に表示してください。

この問題の要件

以下の要件に従ってコードを完成させてください。

ただし、以下のような実行結果となること。

「Kotlin を 学ぶ のは 楽しい」の単語数は: 5 個です。
「Kotlin を 学ぶ のは 楽しい」を単語順に反転すると: 楽しい のは 学ぶ を Kotlin

この問題を解くヒント

１からコードを組み立てることが難しい場合は、以下のヒントを開いて参考にしましょう。

このヒントを見てもまだ回答を導き出すのが難しいと感じる場合は、先に正解のコードと解説を見て内容を理解するようにしましょう。

この問題の解答と解説

この問題の正解コードとその解説は以下の通りです。

クリックして開いて確認してください。

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