R開發 part10 基於S3的物件導向程式設計

學習筆記，僅供參考，有錯必糾

r語言中有三種物件導向的程式設計實現，即s3型別、s4型別和rc型別。s3和s4都是基於泛型函式的，rc則是完全的物件導向實現。

物件導向的r語言實現

定義老師物件和行為，封裝到teacher()泛型函式中；

定義同學物件和行為，封裝到student()泛型函式中.

#定義老師物件和行為

teacher <- function(x, ...) usemethod("teacher")
teacher.lecture <- function(x) print("講課")
teacher.assignment <- function(x) print("布置作業")
teacher.correcting <- function(x) print("批改作業")
teacher.default<-function(x) print("你不是teacher")
#定義同學物件和行為
student <- function(x, ...) usemethod("student")
student.attend <- function(x) print("聽課")
student.homework <- function(x) print("寫作業")
student.exam <- function(x) print("考試")
student.default<-function(x) print("你不是student")
#定義變數a和b
a <- "teacher"
b <- "student"
attr(a, "class") <- "lecture"
attr(b, "class") <- "attend"
teacher(a) #"講課"
student(b) #"聽課"
#把老師和同學的行為都賦予到乙個變數ab上
ab <- "teacher_student"
#分別設定不同物件的行為
attr(ab, "class") <- c("assignment", "homework")
#執行老師的行為
teacher(ab) #"布置作業"
#執行同學的行為
student(ab) #"寫作業"

基於s3的物件導向程式設計

在r語言中，基於s3物件的物件導向程式設計，是一種基於泛型函式的實現方式。泛型函式是一種特殊的函式，根據傳入物件的型別決定呼叫哪個具體的方法。基於s3物件實現的物件導向程式設計，不同於其他語言的物件導向程式設計，是一種動態函式呼叫的模擬實現。。s3物件被廣泛應用於r的早期的開發包中。

建立s3物件最簡單的方法就是給乙個變數增加class屬性：

x <- 1

#定義為s3型別物件
attr(x, "class") <- "foo"
x#輸出start
[1] 1
attr(,"class")
[1] "foo"
#輸出end
otype(x) #"s3"

也可以通過structure函式建立s3物件：

#建立s3型別物件

y <- structure(
10, class =
"foo")y
#輸出start[1
]10attr(
,"class")[
1]"foo"
#輸出end
otype(y)
#"s3"

s3物件沒有明確的結構關係，乙個s3物件可以有多個型別。s3物件型別，通過變數的class屬性來定義，class屬性可以是乙個向量，所以允許多型別：

z <- 5

attr(z, "class") <- c("foo", "bar")
class(z) #"foo" "bar"
otype(z) #"s3"

泛型函式和方法呼叫

對於s3物件的使用，通常用usemethod函式來定義乙個泛型函式的名稱，通過傳入引數的class屬性來確定不同的方法呼叫：

#用usemethod定義teacher泛型函式

teacher <- function(x, ...) usemethod("teacher")
#函式檢查teacher的型別
ftype(teach)
#用teacher.***的語法格式定義teacher物件的行為
teacher.lecture <- function(x) print("講課")
teacher.correcting <- function(x) print("批改作業")
#teacher.default定義預設行為
teacher.default<-function(x) print("teacher預設行為")

方法呼叫時，通過傳入引數的class屬性來確定不同的方法呼叫，比如，我們定義乙個變數a，並設定a的class屬性為lecture，將變數a傳入teacher泛型函式中，teacher.lecture函式就會被呼叫：

a <- "teachera"

attr(a, "class") <- "lecture"
#執行老師的行為
teacher(a)

當然，我們也可以直接呼叫teacher中定義的行為，如果這樣做就失去了物件導向封裝的意義：

teacher.lecture() #"講課"

teacher.lecture(a) #"講課"
teacher() #"teacher預設行為"

檢視s3物件的函式

當我們使用s3物件進行物件導向封裝後，可以用methods函式來檢視s3物件中定義的內部行為函式：

#檢視teacher物件

teacher
#輸出start
function(x, ...) usemethod("teacher")
#輸出end
#檢視teacher物件的內部函式
methods(teacher)
#輸出start
teacher.assignment teacher.correcting teacher.default teacher.lecture
#輸出end

用getanywhere函式檢視函式：

#檢視teacher.lecture

getanywhere(teacher.lecture)
#輸出start
a single object matching 『teacher.lecture』 was found
it was found in the following places
.globalenv
registered s3 method for teacher
with value
function(x) print("講課")
#輸出end
#檢視不可見的函式predict.ppr
getanywhere(predict.ppr)
#輸出略

使用gets3method函式檢視不可見的函式：

gets3method("predict", "ppr")

#輸出略

s3物件的繼承呼叫方式

s3物件可以用nextmethod函式來實現繼承呼叫：

node <- function(x) usemethod("node", x)

node.default <- function(x) print("預設node")
node.father <- function(x) c("father") #father函式
node.son <- function(x) c("son", nextmethod()) #son函式
n1 <- structure(1, class = c("father"))
n2 <- structure(2, class = c("son", "father"))
node(n1) #"father"
node(n2) #"son"  "father"

s3物件的缺點

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