PHPの継承：extends、parent::、オーバーライド

PHPではextendsでクラスがほかのクラスを継承します。class Dog extends Animalは、DogにAnimalのすべてのpublicとprotectedのプロパティとメソッドを与えます。子は新しいメソッドを加えたり、同じ名前のメソッドを宣言して受け継いだメソッドをオーバーライドしたり、parent::method()で元のものを呼んだりできます。

<?php
class Animal
{
    public function __construct(protected string $name) {}

    public function speak(): string
    {
        return "{$this->name} makes a sound";
    }

    public function name(): string
    {
        return $this->name;
    }
}

class Dog extends Animal
{
    public function speak(): string
    {
        return "{$this->name} barks";
    }

    public function fetch(): string
    {
        return "{$this->name} brings the ball back";
    }
}

$generic = new Animal('Some animal');
$rex = new Dog('Rex');

echo $generic->speak(), "\n";
echo $rex->speak(), "\n";     // overridden
echo $rex->name(), "\n";      // inherited
echo $rex->fetch(), "\n";     // added

DogにはコンストラクタがないのでAnimalのものを使い、だからnew Dog('Rex')が動きます。子クラスが継承できる親は1つだけで、PHPにはクラスの多重継承はありません。

parent::で親のメソッドを呼ぶ

オーバーライドは親のメソッドを完全に置き換えます。置き換えるのではなく拡張するには、子からparent::method()を呼び、その結果をもとに組み立てます。

<?php
class Report
{
    public function header(): string
    {
        return "Sales report";
    }

    public function lines(): array
    {
        return ['Q1: 120', 'Q2: 98'];
    }
}

class DetailedReport extends Report
{
    public function header(): string
    {
        return parent::header() . " (detailed)";
    }

    public function lines(): array
    {
        $lines = parent::lines();
        $lines[] = 'Total: 218';
        return $lines;
    }
}

$r = new DetailedReport();
echo $r->header(), "\n";
echo implode("\n", $r->lines()), "\n";

コンストラクタでもparent::__construct(...)で同じことができます。書き忘れたときに何が起きるかも含めて、コンストラクタのページで扱っています。

子クラスでのprotectedとprivateの違い

protectedのメンバーは外のコードからは隠されていますが、ファミリーのすべてのクラスからは見えます。privateのメンバーは宣言したクラスからしか見えないので、子クラスからはまったく見えません。

<?php
class BankAccount
{
    protected float $balance = 100;
    private string $pin = '1234';

    public function hasPin(): bool
    {
        return $this->pin !== '';
    }
}

class SavingsAccount extends BankAccount
{
    public function addInterest(float $rate): void
    {
        $this->balance *= 1 + $rate;   // protected: allowed
    }

    public function balance(): float
    {
        return $this->balance;
    }

    public function pinKnown(): bool
    {
        return isset($this->pin);      // private in the parent: not visible here
    }
}

$s = new SavingsAccount();
$s->addInterest(0.05);
echo $s->balance(), "\n";
var_dump($s->pinKnown(), $s->hasPin());

子は親のprivateな$pinにアクセスできないので、子の中ではisset($this->pin)はfalseですが、親自身のメソッドhasPin()は今でもそれを読めます。サブクラスが土台にするものにはprotectedを、自由に変更できるようにしておきたい細部にはprivateを使いましょう。

ポリモーフィズムとinstanceof

親の型に対して書いたコードは、すべての子で動きます。各オブジェクトはオーバーライドしたメソッドの自分の版を実行するので、1つのループですべてを扱えます。instanceofは、オブジェクトがあるクラスかその子のどれかであるかを確認します。

<?php
class Shape
{
    public function area(): float
    {
        return 0;
    }
}

class Rectangle extends Shape
{
    public function __construct(private float $w, private float $h) {}

    public function area(): float
    {
        return $this->w * $this->h;
    }
}

class Circle extends Shape
{
    public function __construct(private float $r) {}

    public function area(): float
    {
        return M_PI * $this->r ** 2;
    }
}

function totalArea(Shape ...$shapes): float
{
    return array_sum(array_map(fn (Shape $s) => $s->area(), $shapes));
}

$shapes = [new Rectangle(3, 4), new Circle(1), new Rectangle(2, 2)];
printf("Total area: %.2f\n", totalArea(...$shapes));

foreach ($shapes as $s) {
    echo get_class($s), ': ', $s instanceof Shape ? 'is a Shape' : 'not a Shape';
    echo $s instanceof Circle ? ', is a Circle' : '', "\n";
}
echo get_parent_class(new Circle(2)), "\n";

親を単独で使うべきでないとき（面積0の素のShapeにはあまり意味がありません）は、親を抽象クラスにしてarea()をabstractとして宣言します。

オーバーライドのルール：シグネチャの互換性を保つ

オーバーライドするメソッドは、少なくとも親が受け付けていたものを受け付け、親の呼び出し側が使えるものを返す必要があります。任意の引数を加える、引数の型を広げる、戻り値の型を狭めることはできますが、必須の引数を加えたり、publicなメソッドをprivateにしたりはできません。

<?php
class Exporter
{
    public function export(array $rows): string
    {
        return implode(';', array_map(fn ($r) => implode(',', $r), $rows));
    }
}

class CsvExporter extends Exporter
{
    // Adds an optional parameter: compatible
    public function export(array $rows, string $sep = ','): string
    {
        return implode("\n", array_map(fn ($r) => implode($sep, $r), $rows));
    }
}

$rows = [['id', 'name'], [1, 'Ada'], [2, 'Linus']];
echo (new Exporter())->export($rows), "\n\n";
echo (new CsvExporter())->export($rows), "\n\n";
echo (new CsvExporter())->export($rows, "\t"), "\n";

string $sep = ','を必須のstring $sepに変えると、PHPは致命的エラー（「Declaration of CsvExporter::export(array $rows, string$sep): string must be compatible with Exporter::export(array $rows): string」）でクラスのコンパイルを拒否します。

finalのクラスとメソッド

finalはそこで継承を止めます。finalのメソッドはオーバーライドできず、final classは継承できません。どちらもファイルのコンパイル時にチェックされるので、スクリプトはまったく開始されません。

<?php
class Payment
{
    final public function charge(int $cents): string
    {
        return "charged $cents";
    }
}

class FreePayment extends Payment
{
    public function charge(int $cents): string
    {
        return 'free';
    }
}

PHP Fatal error:  Cannot override final method Payment::charge() in /home/index.php on line 12

finalクラスの場合のメッセージはClass B cannot extend final class Aです。何よりも先に権限を確認するメソッドのように、親がそのメソッドの決まった1つの動きに頼っているときは、メソッドをfinalにしましょう。

privateメソッドの罠

privateなメソッドは継承されないので、同じ名前の子のメソッドはそれをオーバーライドしません。親の中のコードは自分のprivateな版を呼び続けるので、子のメソッドが実行されると期待している人は驚きます。

<?php
class Greeter
{
    public function greet(): string
    {
        return $this->word() . ', world';
    }

    private function word(): string
    {
        return 'Hello';
    }
}

class FrenchGreeter extends Greeter
{
    public function word(): string
    {
        return 'Bonjour';
    }
}

echo (new FrenchGreeter())->greet(), "\n";
echo (new FrenchGreeter())->word(), "\n";

greet()は今でもHelloと出力します。親の$this->word()は親のprivateなメソッドに解決されるからです。Greeterのprivateをprotectedに変えてもう一度実行すると、今度は子のメソッドが本当のオーバーライドになり、greet()はBonjourと言います。