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(C#)派生クラス→基底クラス→派生クラスのようなキャストを行っても、派生クラスのプロパティ値が欠落しないのは何故か?

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前提

"動物クラス" と "動物クラスを継承している人間クラス" があり、
"動物クラス" には、名前プロパティと年齢プロパティが定義され、
"人間クラス" には、国籍プロパティが定義されています。

現象

まず、以下の手順で処理を行ないます。
①人間クラスのインスタンスを作り、名前、年齢、国籍を代入する。
②この人間クラスのインスタンスを動物クラスのインスタンスにキャストする。(ダウンキャスト)
③さらに、この動物クラスのインスタンスを人間クラスのインスタンスにキャストする。(アップキャスト)
※詳しくは、下記ソースコードをご参照ください。

すると、人間クラスのインスタンスの国籍プロパティに①で代入した国籍が格納されます。

図示するとこんな感じです。
イメージ説明

聞きたい事

動物クラスのインスタンスにキャストしたときに国籍プロパティの値が欠落して、最終的に国籍プロパティが空になると思ったのですが、何故、値が格納されているのでしょうか?

よろしくお願いします。

ソースコード

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Windows.Forms;

namespace ダウンキャストテスト
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        /// <summary>
        /// Animalクラス
        /// </summary>
        private class Animal
        {
            /// <summary>
            /// 名前プロパティ
            /// </summary>
            public string Name { get; set; }

            /// <summary>
            /// 年齢プロパティ
            /// </summary>
            public int Age { get; set; }

            /// <summary>
            /// コンストラクタ
            /// </summary>
            public Animal(string name, int age)
            {
                this.Name = name;
                this.Age = age;
            }

        }

        /// <summary>
        /// Humanクラス
        /// </summary>
        private class Human : Animal
        {
            /// <summary>
            /// 国籍プロパティ
            /// </summary>
            public string Nationality { get; set; }

            /// <summary>
            /// コンストラクタ
            /// </summary>
            /// <param name="name"></param>
            /// <param name="age"></param>
            /// <param name="nationality"></param>
            public Human(string name, int age, string nationality) : base(name, age)
            {
                Nationality = nationality;
            }

        }

        private void Button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {

            //Humanクラスのインスタンスを作成
            Human h1 = new Human("Taro", 3, "Japan");
            Debug.WriteLine(string.Format("---(1)--- Name:{0}, Age:{1}, Nationality:{2}", h1.Name, h1.Age, h1.Nationality));

            //Human型の変数 h1 をAnimal型の変数 a1 にキャスト
            Animal a1 = new Animal("---", 0);
            a1 = h1 as Animal;
            Debug.WriteLine(string.Format("---(2)--- Name:{0}, Age:{1}", a1.Name, a1.Age));

            //Animal型の変数aをHuman型の変数h2にキャスト
            Human h2 = new Human( "---", 0, "---");
            h2 = a1 as Human;
            Debug.WriteLine(string.Format("---(3)--- Name:{0}, Age:{1}, Nationality:{2}", h2.Name, h2.Age, h2.Nationality));

        }
    }
}

実行結果

---(1)--- Name:Taro, Age:3, Nationality:Japan
---(2)--- Name:Taro, Age:3
---(3)--- Name:Taro, Age:3, Nationality:Japan

環境

Microsoft Windows 10 Pro (Version 1809)
Microsoft Visual Studio Community 2017(Version 15.9.4)
Microsoft .NET Framework(Version 4.7.03190)

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  • Q71

    2019/07/10 21:43

    > Animal a1 = new Animal("---", 0);
    > Human h2 = new Human( "---", 0, "---");
    関係ないけど、この2行は無駄。↓
    Animal a1 = h1 as Animal;
    Human h2 = a1 as Human;

    キャンセル

  • firstlast

    2019/07/11 00:41

    ご指摘ありがとうございます。

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  • firstlast

    2019/07/11 00:48

    インスタンスを作って、使わずに捨ててる感じですね。
    ありがとうございました。m(_ _)m

    キャンセル

回答 2

+4

そのようなキャストによってデータの変換は起こりません。
「ポリモーフィズム」を調べてください。

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  • 2019/07/10 19:33

    > a1 = h1 as Animal;

    この後に a1.GetType() で a1 の型を取得してみてください。Human から変わっていないはずです。

    キャンセル

  • 2019/07/11 00:38

    おっしゃる通り
    {Name = "Human" FullName = "ダウンキャストテスト.Form1+Human"}
    となっていました。

    また、ポリモーフィズムについても調べました。

    ポリモーフィズム・・・多態性、多相性
    アドホック多相・・・引数の型の組み合わせごとに異なる処理を同じメソッド名で呼び出せるしくみ。
    パラメータ多相・・・いろんな型を扱えるジェネリックがこれに相当
    部分型多相・・・・ 同じ基本クラスから派生した複数のクラスが同じメソッド名で実行されるしくみ

    難しい概念ですね

    キャンセル

  • 2019/07/11 00:47

    動物クラスにキャストすることによって動物クラスに変換されるのではなく、もともと人間クラスが持っていた動物クラスとしての側面のみ使用できるようになったと考えてください。
    見方が人間から動物に変わっただけで中身は同じです。

    キャンセル

  • 2019/07/11 00:48

    ありがとうございました。m(_ _)m

    キャンセル

checkベストアンサー

+2

キャストしてもインスタンスは同じです
メモリ上に確保された領域に対してキャストした型としてのメンバにアクセスするだけです
なので、質問の図でいうと真ん中の動物クラスの場合はnewしたときに確保されたメモリのままですので、国籍プロパティが見えないだけで確保されたメモリにはいます

h2 = a1 as Human;

上記コードの次の行にブレークポイントを貼って、VisualStudioのデバッグ中の小技 ~ソースを弄らず変数をログ確認~を参考にして「出力ウィンドウにメッセージを記録する」に以下の内容を記述してみてください

h1={*&h1}     a1={*&a1}     h2={*&h2}

実行するとVSの出力ウィンドウの「出力元:デバッグ」に結果が出力されます
内容は、各変数で実際にデータが確保されているアドレスです
全て一致することが分かります

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  • 2019/07/11 00:46

    C#でインスタンスのアドレスを確認できることを初めて知りました。
    同じインスタンスを異なる眼鏡で見ている感じですね。
    納得です。
    ありがとうございました。m(_ _)m

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