ポリモーフィズム — 同じ名前で型ごとに違う動きをさせる

前回までで継承と MRO の仕組みを押さえました。仕上げとして、オブジェクト指向の三大要素のひとつ — ポリモーフィズム（polymorphism）を整理します。

ポリモーフィズムとは

ポリモーフィズム（polymorphism）は「同じインターフェース（メソッド名）で、型ごとに違う動きをする」という考え方です。たとえば「給与を計算する」という処理を、従業員（Employee）・マネージャー（Manager）・エンジニア（Engineer）のそれぞれで違う計算式にしたい、というケースを考えます。

親クラスEmployeeにcalculate_salaryメソッドを置いて、子クラスManagerとEngineerは同じ名前のメソッドを自分用の計算式でオーバーライドします。こうしておくと、呼び出す側は「どのクラスかを気にせず employee.calculate_salary() と書くだけ」で、それぞれに合った計算が実行されます。

親クラスを土台に、子クラスで計算式を変える

実例として給与計算を作ってみます。Employeeを親にして、Manager（チームサイズで上乗せ）とEngineer（スキルレベルで上乗せ）を子クラスとして定義します。各クラスが同じ名前 calculate_salaryを持っているのがポイントです。

class Employee:
    def __init__(self, name, base_salary):
        self.name        = name
        self.base_salary = base_salary

    def calculate_salary(self):                  # 一般従業員 = 基本給だけ
        return self.base_salary


class Manager(Employee):
    def __init__(self, name, base_salary, team_size):
        super().__init__(name, base_salary)
        self.team_size = team_size

    def calculate_salary(self):                  # チームサイズに応じて加算
        return self.base_salary + self.team_size * 50000


class Engineer(Employee):
    def __init__(self, name, base_salary, skill_level):
        super().__init__(name, base_salary)
        self.skill_level = skill_level

    def calculate_salary(self):                  # スキルレベルに応じて加算
        return self.base_salary + self.skill_level * 20000

給与計算と同じパターンを、通知（Notification）のドメインで試します。

① class Notification:を定義し、__init__(self, recipient)でself.recipient = recipientを代入してください。send(self)を定義し、return f"通知を {self.recipient} に送信"を返してください。

② class EmailNotification(Notification):を定義し、__init__(self, recipient, subject)でsuper().__init__(recipient) を呼んでから self.subject = subjectを代入してください。sendをオーバーライドし、return f"[Email] {self.recipient} に「{self.subject}」を送信"を返してください。

③ class SmsNotification(Notification):を定義し、追加属性はbody、sendの戻り値はf"[SMS] {self.recipient} に「{self.body}」を送信"にしてください。

④ Notification("田中") / EmailNotification("sato@example.com", "確認事項") / SmsNotification("090-1234-5678", "本日 19 時集合")を作り、それぞれsend()の戻り値をprintしてください。

（正しく実行できれば解説が表示されます）

リストでまとめて扱う — 「型を気にしないループ」

ポリモーフィズムが本領を発揮するのは、異なる型のオブジェクトを 1 つのリストに詰めてまとめて処理するような場面です。給与計算システムをPayrollSystemクラスとしてまとめると、ループの中身がきれいに 1 行で済みます。

class PayrollSystem:
    def __init__(self):
        self.employees = []

    def add(self, employee):
        self.employees.append(employee)

    def total(self):
        result = 0
        for emp in self.employees:                       # 型はバラバラでよい
            result += emp.calculate_salary()              # 同じメソッド名で OK
        return result


payroll = PayrollSystem()
payroll.add(Employee("田中", 300000))
payroll.add(Manager("佐藤",  800000, 8))
payroll.add(Engineer("鈴木", 300000, 4))

print(payroll.total())   # 1880000

実践 1 で定義した 3 クラスをそのまま再利用して、複数の通知をリストにまとめて一括送信するNotificationCenterを書きます（コンソールは状態が残るので、前の演習のクラスはそのまま使えます）。

① class NotificationCenter:を定義し、__init__でself.queue = []を初期化。add(self, notification)でself.queue.append(notification)し、send_all(self)でfor n in self.queue:ループの中でprint(n.send())を実行してください。

② center = NotificationCenter()を作り、addで 3 通の通知を追加してください（EmailNotification("sato@example.com", "確認事項") / SmsNotification("090-1234-5678", "本日 19 時集合") / EmailNotification("tanaka@example.com", "週次レポート")）。

③ center.send_all()を呼んで、3 通のメッセージが順に表示されることを確認してください。

ポリモーフィズムを使わなかった場合の比較

もしポリモーフィズムを使わずに同じことを書こうとすると、if type(emp) == ...: で型を見て分岐するような書き方になります。これは動きはするものの、新しい職種を追加するたびに if を 1 段増やす必要があり、忘れた瞬間にバグが生まれます。

# ❌ ポリモーフィズムを使わない（型で分岐する）書き方
def calc(emp):
    if type(emp) is Manager:
        return emp.base_salary + emp.team_size * 50000
    elif type(emp) is Engineer:
        return emp.base_salary + emp.skill_level * 20000
    else:
        return emp.base_salary


# ✅ ポリモーフィズム版（クラス側に処理を寄せる）
def calc(emp):
    return emp.calculate_salary()         # 1 行で済む

「呼び出し側は型を気にしない」が合言葉

ポリモーフィズムが効いている設計かどうかは、呼び出し側のコードに if type(...) や if isinstance(...) が並んでいないかで判断できます。並んでしまっているなら、その分岐をクラス側のメソッドオーバーライドに引っ越すのがリファクタリングの定石です。「クラスを増やす」と「ifを増やす」は、多くの場合トレードオフになります。

ダックタイピング — 同じメソッド名さえあればよい

Python のポリモーフィズムには、もう一段ゆるい考え方があります。それがダックタイピング（duck typing）です。「アヒルのように歩き、アヒルのように鳴くなら、それはアヒルだ」という考え方を、Python では「同じメソッド名さえ持っていればクラスは何でもよい」という形で取り入れています。

たとえば下のコードでは、CatとDogはどちらも Animal を継承していなくても、speak()というメソッドさえ持っていれば同じ関数で扱えます。継承関係よりも「持っているメソッド」が一致しているかを優先する — これが Python らしいポリモーフィズムです。

class Cat:
    def speak(self):
        return "ニャー"

class Dog:
    def speak(self):
        return "ワン"

def shout(animal):                # 引数の型は問わない
    print(animal.speak())

shout(Cat())   # ニャー
shout(Dog())   # ワン

Java や C# のように「親クラスをそろえないとポリモーフィズムが効かない」タイプの言語と違い、Python は呼び出した瞬間にメソッドがあれば動きます。設計の自由度は上がりますが、「同じ意味でメソッド名をそろえる」という規律は呼び出し側の責任になる — その点だけ意識しておきましょう。

2 つの設計を 1 枚にまとめると