R语言基于RC的面向对象编程

落日映苍穹つ 2022-09-29 15:52 197阅读 0赞

[R的极客理想系列文章][R]，涵盖了R的思想，使用，工具，创新等的一系列要点，以我个人的学习和体验去诠释R的强大。

R语言作为统计学一门语言，一直在小众领域闪耀着光芒。直到大数据的爆发，R语言变成了一门炙手可热的数据分析的利器。随着越来越多的工程背景的人的加入，R语言的社区在迅速扩大成长。现在已不仅仅是统计领域，教育，银行，电商，互联网….都在使用R语言。

要成为有理想的极客，我们不能停留在语法上，要掌握牢固的数学，概率，统计知识，同时还要有创新精神，把R语言发挥到各个领域。让我们一起动起来吧，开始R的极客理想。

关于作者：

*  张丹(Conan), 程序员Java,R,PHP,Javascript
 *  weibo：@Conan\_Z
 *  blog: [http://blog.fens.me][http_blog.fens.me]
 *  email: bsspirit@gmail.com

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[http://blog.fens.me/r-class-rc/][http_blog.fens.me_r-class-rc]

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前言

本文接上一篇文章 [R语言基于S4的面向对象编程][R_S4]，本文继续介绍R语言基于RC的面向对象编程。

RC对象系统从底层上改变了原有S3和S4对象系统的设计，去掉了泛型函数，真正地以类为基础实现面向对象的特征。

1.  RC对象系统介绍
2.  创建RC类和对象
3.  对象赋值
4.  定义对象的方法
5.  RC对象内置方法
6.  RC类的辅助构造函数
7.  RC对象系统的使用

## 1 RC对象系统介绍 ##

RC是Reference classes的简称，又被称为R5，在R语言的2.12版本被引入的，是最新一代的面向对象系统。

RC不同于原来的S3和S4对象系统，RC对象系统的方法是在类中自定的，而不是泛型函数。RC对象的行为更相似于其他的编程语言，实例化对象的语法也有所改变。

从面向对象的角度来说，我们下面要重定义几个名词。

*  类：面向对象系统的基本类型，类是静态结构定义。
 *  对象：类实例化后，在内存中生成结构体。
 *  方法：是类中的函数定义，不通过泛型函数实现。

## 2 创建RC类和对象 ##

本文的系统环境

*  Linux: Ubuntu Server 12.04.2 LTS 64bit
 *  R: 3.0.1 x86\_64-pc-linux-gnu

为了方便我们检查对象的类型，引入pryr包作为辅助工具。关于pryr包的介绍，请参考文章:\[撬动R内核的高级工具包pryr\](http://blog.fens.me/r-pryr/)

# 加载pryr包
    > library(pryr)

2.1 如何创建RC类？

RC对象系统是以类为基本类型， 有专门的类的定义函数 setRefClass() 和 实例化则通过类的方法生成，我们一下如何用RC对象系统创建一个类。

2.1.1 setRefClass()

查看setRefClass的函数定义。

setRefClass(Class, fields = , contains = , methods =, where =, ...)

参数列表：

*  Class: 定义类名
 *  fields: 定义属性和属性类型
 *  contains: 定义父类，继承关系
 *  methods: 定义类中的方法
 *  where: 定义存储空间

从setRefClass()函数的定义来看，参数比S4的setClass()函数变少了。

2.2 创建RC类和实例

# 定义一个RC类
    > User<-setRefClass("User",fields=list(name="character"))
    
    # 查看User的定义
    > User
    Generator for class "User":
    
    Class fields:
    Name:       name
    Class: character
    
    Class Methods:
    "callSuper", "copy", "export", "field", "getClass",
    "getRefClass", "import", "initFields", "show", "trace",
    "untrace", "usingMethods"
    
    Reference Superclasses:
    "envRefClass"
    
    
    # 实例化一个User对象u1
    > u1<-User$new(name="u1")
    
    # 查看u1对象
    > u1
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "u1"
    
    # 检查User类的类型
    > class(User)
    [1] "refObjectGenerator"
    attr(,"package")
    [1] "methods"
    > is.object(User)
    [1] TRUE
    > otype(User)
    [1] "RC"
    
    # 检查u1的类型
    > class(u1)
    [1] "User"
    attr(,"package")
    [1] ".GlobalEnv"
    > is.object(u1)
    [1] TRUE
    > otype(u1)
    [1] "RC"

2.3 创建一个有继承关系的RC类

# 创建RC类User
    > User<-setRefClass("User",fields=list(name="character"))
    
    # 创建User的子类Member
    > Member<-setRefClass("Member",contains="User",fields=list(manager="User"))
    
    # 实例化User
    > manager<-User$new(name="manager")
    
    # 实例化一个Son对象
    > member<-Member$new(name="member",manager=manager)
    
    # 查看member对象
    > member
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "member"
    Field "manager":
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "manager"
    
    # 查看member对象的name属性
    > member$name
    [1] "member
    
    # 查看member对象的manager属性
    > member$manager
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "manager"
    
    # 检查对象的属性类型
    > otype(member$name)
    [1] "primitive"
    > otype(member$manager)
    [1] "RC"

2.4 RC对象的默认值

RC的类有一个指定构造器方法 $initialize()，这个构造器方法在实例化对象时，会自动被运行一次，通过这个构造方法可以设置属性的默认值。

# 定义一个RC类
    > User<-setRefClass("User",
    +
    +     # 定义2个属性
    +     fields=list(name="character",level='numeric'),
    +     methods=list(
    +
    +          # 构造方法
    +          initialize = function(name,level){
    +              print("User::initialize")
    +
    +              # 给属性增加默认值
    +              name <<- 'conan'
    +              level <<- 1
    +           }
    +      )
    + )
    
    # 实例化对象u1
    > u1<-User$new()
    [1] "User::initialize"
    
    # 查看对象u1，属性被增加了默认值
    > u1
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "conan"
    Field "level":
    [1] 1

## 3 对象赋值 ##

# 定义User类
    > User<-setRefClass("User",fields=list(name="character",age="numeric",gender="factor"))
    
    # 定义一个factor类型
    > genderFactor<-factor(c('F','M'))
    
    # 实例化u1
    > u1<-User$new(name="u1",age=44,gender=genderFactor[1])
    
    # 查看age属性值
    > u1$age
    [1] 44

给u1的age属性赋值。

# 重新赋值
    > u1$age<-10
    
    # age属性改变
    > u1$age
    [1] 10

把u1对象赋值给u2对象。

# 把u1赋值给u2对象
    > u2<-u1
    
    # 查看u2的age属性
    > u2$age
    [1] 10
    
    # 重新赋值
    > u1$age<-20
    
    # 查看u1,u2的age属性，都发生改变
    > u1$age
    [1] 20
    > u2$age
    [1] 20

这是由于把u1赋值给u2的时候，传递的是u1的实例化对象的引入，而不是值本身。这一点与其他语言中对象赋值是一样的。

如果想进行赋值而不是引入传递，可以用下面的方法实现。

# 调用u1的内置方法copy()，赋值给u3
    > u3<-u1$copy()
    
    # 查看u3的age属性
    > u3$age
    [1] 20
    
    # 重新赋值
    > u1$age<-30
    
    # 查看u1的age属性，发生改变
    > u1$age
    [1] 30
    
    # 查看u3的age属性，没有改变
    > u3$age
    [1] 20

对引入关系把握，可以减少值传递过程中的内存复制过程，可以让我们的程序运行效率更高。

## 4 定义对象的方法 ##

在S3,S4的对象系统中，我们实现对象的行为时，都是借助于泛型函数来实现的。这种现实方法的最大问题是，在定义时函数和对象的代码是分离的，需要在运行时，通过判断对象的类型完成方法调用。而在RC对象系统中，方法可以定义在类的内部，通过实例化的对象完成方法调用。

# 定义一个RC类，包括方法
    > User<-setRefClass("User",
    +       fields=list(name="character",favorite="vector"),
    +
    +       # 方法属性
    +       methods = list(
    +
    +           # 增加一个兴趣
    +           addFavorite = function(x) {
    +                 favorite <<- c(favorite,x)
    +           },
    +
    +           # 删除一个兴趣
    +           delFavorite = function(x) {
    +                 favorite <<- favorite[-which(favorite == x)]
    +           },
    +
    +           # 重新定义兴趣列表
    +           setFavorite = function(x) {
    +                 favorite <<- x
    +           }
    +       )
    + )
    
    # 实例化对象u1
    > u1<-User$new(name="u1",favorite=c('movie','football'))
    
    # 查看u1对象
    > u1
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "u1"
    Field "favorite":
    [1] "movie"    "football"

接下来，进行方法操作。

# 删除一个兴趣
    > u1$delFavorite('football')
    
    # 查看兴趣属性
    > u1$favorite
    [1] "movie"
    
    # 增加一个兴趣
    > u1$addFavorite('shopping')
    > u1$favorite
    [1] "movie"    "shopping"
    
    # 重置兴趣列表
    > u1$setFavorite('reading')
    > u1$favorite
    [1] "reading"

直接到方法定义到类的内部，通过实例化的对象进行访问。这样就做到了，在定义时就能保证了方法的作用域，减少运行时检查的系统开销。

## 5 RC对象内置方法和内置属性 ##

对于RC的实例化对象，除了我们自己定义的方法函数，还有几个内置的方法。之前属性复制赋值时使用的copy()方法，就是其中之一。

5.1 内置方法：

*  initialize 类的初始化函数，用于设置属性的默认值，只能在类定义的方法中使用。
 *  callSuper 调用父类的同名方法，只能在类定义的方法中使用。
 *  copy 复制实例化对象的所有属性。
 *  initFields 给对象的属性赋值。
 *  field 查看属性或给属性赋值。
 *  getClass 查看对象的类定义。
 *  getRefClass 同getClass。
 *  show 查看当前对象。
 *  export 查看属性值以类为作用域。
 *  import 把一个对象的属性值赋值给另一个对象。
 *  trace 跟踪对象中方法调用，用于程序debug。
 *  untrace 取消跟踪。
 *  usingMethods 用于实现方法调用，只能在类定义的方法中使用。这个方法不利于程序的健壮性，所以不建议使用。

接下来，我们使用这些内置的方法。

首先定义一个父类User，包括 name和level两个属性， addLevel和addHighLevel两个功能方法，initialize构造方法。

# 类User
    > User<-setRefClass("User",
    +    fields=list(name="character",level='numeric'),
    +    methods=list(
    +      initialize = function(name,level){
    +        print("User::initialize")
    +        name <<- 'conan'
    +        level <<- 1
    +      },
    +      addLevel = function(x) {
    +        print('User::addLevel')
    +        level <<- level+x
    +      },
    +      addHighLevel = function(){
    +        print('User::addHighLevel')
    +        addLevel(2)
    +      }
    +    )
    +)

定义子类Member，继承父类User，并包括同名方法addLevel覆盖父类的方法，在addLevel方法中，会调用父类的同名方法。

# 子类Member
    > Member<-setRefClass("Member",contains="User",
    +
    +    # 子类中的属性
    +    fields=list(age='numeric'),
    +    methods=list(
    +
    +      # 覆盖父类的同名方法
    +      addLevel = function(x) {
    +          print('Member::addLevel')
    +
    +          # 调用父类的同名方法
    +          callSuper(x)
    +          level <<- level+1
    +      }
    +    )
    +)

分别实例化对象u1,m1。

# 实例化u1
    > u1<-User$new(name='u1',level=10)
    [1] "User::initialize"
    
    # 查看u1对象，$new()不能实现赋值的操作
    > u1
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "conan"
    Field "level":
    [1] 1
    
    # 通过$initFields()向属性赋值
    > u1$initFields(name='u1',level=10)
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "u1"
    Field "level":
    [1] 10
    
    # 实例化m1
    > m1<-Member$new()
    [1] "User::initialize"
    
    > m1$initFields(name='m1',level=100,age=12)
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 100
    Field "age":
    [1] 12

执行$copy()方法，复制对象属性并传值。

# 属性复制到u2
    > u2<-u1$copy()
    [1] "User::initialize"
    
    # 执行方法addLevel()，让level加1，u1已改变
    > u1$addLevel(1);u1
    [1] "User::addLevel"
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "u1"
    Field "level":
    [1] 11
    
    # u2的level与u1没有引入关系，u2没有变化
    > u2
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "u1"
    Field "level":
    [1] 10

使用方法field()，查看并给level属性赋值。

# 查看level属性值
    > u1$field('level')
    [1] 11
    
    # 给level赋值为1
    > u1$field('level',1)
    
    # 查看level属性值
    > u1$level
    [1] 1

使用getRefClass()和getClass()方法查看u1对象的类定义。

# 类引入的定义
    > m1$getRefClass()
    Generator for class "Member":
    
    Class fields:
    Name:       name     level       age
    Class: character   numeric   numeric
    
    Class Methods:
    "addHighLevel", "addLevel", "addLevel#User", "callSuper", "copy", "export", "field", "getClass", "getRefClass", "import", "initFields",
    "initialize", "show", "trace", "untrace", "usingMethods"
    
    Reference Superclasses:
    "User", "envRefClass"
    
    # 类定义
    > m1$getClass()
    Reference Class "Member":
    
    Class fields:
    Name:       name     level       age
    Class: character   numeric   numeric
    
    Class Methods:
    "addHighLevel", "addLevel", "addLevel#User", "callSuper", "copy", "export", "field", "getClass", "getRefClass", "import", "initFields",
    "initialize", "show", "trace", "untrace", "usingMethods"
    
    Reference Superclasses:
    "User", "envRefClass"
    
    # 通过otype查看类型的不同
    > otype(m1$getRefClass())
    [1] "RC"
    > otype(m1$getClass())
    [1] "S4"

使用$show()方法查看对象属性值，$show()，同show()函数，对象直接输出时就是调用了$show()方法。

> m1$show()
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 100
    Field "age":
    [1] 12
    
    > show(m1)
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 100
    Field "age":
    [1] 12
    
    > m1
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 100
    Field "age":
    [1] 12

使用 $trace()跟踪方法调用 ，再用 $untrace()方法取消跟踪绑定。

# 对addLevel()方法跟踪
    > m1$trace("addLevel")
    Tracing reference method "addLevel" for object from class "Member"
    [1] "addLevel"
    
    # 调用addLevel()方法，Tracing m1$addLevel(1)被打印，跟踪生效
    > m1$addLevel(1)
    Tracing m1$addLevel(1) on entry
    [1] "Member::addLevel"
    [1] "User::addLevel"
    
    # 调用父类的addHighLevel()方法，Tracing addLevel(2)被打印，跟踪生效
    > m1$addHighLevel()
    [1] "User::addHighLevel"
    Tracing addLevel(2) on entry
    [1] "Member::addLevel"
    [1] "User::addLevel"
    
    # 取消对addLevel()方法跟踪
    > m1$untrace("addLevel")
    Untracing reference method "addLevel" for object from class "Member"
    [1] "addLevel"

使用$export()方法，以类为作用域查看属性值。

# 查看在Member类中的属性
    > m1$export('Member')
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 105
    Field "age":
    [1] 12
    
    # 查看在User类中的属性，当前作用域不包括age属性。
    > m1$export('User')
    [1] "User::initialize"
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 105

使用$import()方法，把一个对象的属性值赋值给另一个对象。

# 实例化m2
    > m2<-Member$new()
    [1] "User::initialize"
    > m2
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "conan"
    Field "level":
    [1] 1
    Field "age":
    numeric(0)
    
    # 把m1对象的值赋值给m2对象
    > m2$import(m1)
    > m2
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 105
    Field "age":
    [1] 12

5.2 内置属性：

RC对象实例化后，有两个内置属性：

*  .self 实例化对象自身
 *  .refClassDef 类的定义类型

# $.self属性
    > m1$.self
    Reference class object of class "Member"
    Field "name":
    [1] "m1"
    Field "level":
    [1] 105
    Field "age":
    [1] 12
    
    #  m1$.self和m1 完全相同
    > identical(m1$.self,m1)
    [1] TRUE
    
    # 查看类型
    > otype(m1$.self)
    [1] "RC"
    
    
    # $.refClassDef属性
    > m1$.refClassDef
    Reference Class "Member":
    
    Class fields:
    Name:       name     level       age
    Class: character   numeric   numeric
    
    Class Methods:
    "addHighLevel", "addLevel", "addLevel#User", "callSuper", "copy", "export", "field", "getClass", "getRefClass", "import", "initFields",
    "initialize", "show", "trace", "untrace", "usingMethods"
    
    Reference Superclasses:
    "User", "envRefClass"
    
    # 与$getClass()相同
    > identical(m1$.refClassDef,m1$getClass())
    [1] TRUE
    
    # 查看类型
    > otype(m1$.refClassDef)
    [1] "S4"

## 6 RC类的辅助函数 ##

当定义好了RC的类结构，有一些辅助函数可以帮助我们查看类型的属性和方法，上面用于创建实例化的对象的$new()函数，也属性这类辅助函数。

*  new 用于实例化对象。
 *  help 用于查询类中方法的调用。
 *  methods 列出类中定义的所有方法。
 *  fields 列出类中定义的所有属性。
 *  lock 给属性加锁，实例化对象的属性只允许赋值一次，即赋值变量，不可修改。
 *  trace 跟踪方法。
 *  accessors 给属性生成get/set方法。

接下来，我们使用辅助函数，继续使用我们之前定义的User的类的结构。

# 定义User类
    > User<-setRefClass("User",
    +    fields=list(name="character",level='numeric'),
    +    methods=list(
    +      initialize = function(name,level){
    +        print("User::initialize")
    +        name <<- 'conan'
    +        level <<- 1
    +      },
    +      addLevel = function(x) {
    +        print('User::addLevel')
    +        level <<- level+x
    +      },
    +      addHighLevel = function(){
    +        print('User::addHighLevel')
    +        addLevel(2)
    +      }
    +    )
    +)
    
    # 实例化对象u1
    > u1<-User$new()
    
    # 列出User类中的属性
    > User$fields()
           name       level
    "character"   "numeric"
    
    # 列出User类中的方法
    > User$methods()
     [1] "addHighLevel" "addLevel"     "callSuper"
     [4] "copy"         "export"       "field"
     [7] "getClass"     "getRefClass"  "import"
    [10] "initFields"   "initialize"   "show"
    [13] "trace"        "untrace"      "usingMethods"
    
    # 查看User类的方法调用
    > User$help("addLevel")
    Call:
    $addLevel(x)
    
    > User$help("show")
    Call:
    $show()

给User类中的属性，增加get/set方法

# 给level属性增加get/set方法
    > User$accessors("level")
    
    # 给name属性增加get/set方法
    > User$accessors("name")
    
    # 列出所有方法
    > User$methods()
     [1] "addHighLevel" "addLevel"     "callSuper"
     [4] "copy"         "export"       "field"
     [7] "getClass"     "getLevel"     "getName"
    [10] "getRefClass"  "import"       "initFields"
    [13] "initialize"   "setLevel"     "setName"
    [16] "show"         "trace"        "untrace"
    [19] "usingMethods"

使用$trace()函数，跟踪addLevel方法

# 跟踪User类的addLevel方法
    > User$trace('addLevel')
    Tracing reference method "addLevel" for class
    "User"
    [1] "addLevel"
    
    # 实例化对象u3
    > u3<-User$new(name='u3',level=1)
    [1] "User::initialize"
    
    # addLevel方法调用，出发跟踪日志 Tracing u3$addLevel(2)
    > u3$addLevel(2)
    Tracing u3$addLevel(2) on entry
    [1] "User::addLevel"

使用$lock()函数，把level属性设置为常量。

# 锁定level属性
    > User$lock("level")
    
    # 查看User类中被锁定的属性
    > User$lock()
    [1] "level"
    
    # 实例化对象u3，这时level属性已经被赋值一次
    > u3<-User$new()
    [1] "User::initialize"
    > u3
    Reference class object of class "User"
    Field "name":
    [1] "conan"
    Field "level":
    [1] 1
    
    # 给level属性，再次赋值出错
    > u3$level=1
    Error: invalid replacement: reference class field ‘level’ is read-only
    > u3$addLevel(2)
    [1] "User::addLevel"
    Error: invalid replacement: reference class field ‘level’ is read-only

## 7 RC对象系统的使用 ##

我们接下用RC对象系统做一个例子，定义一套动物叫声研究模型。

7.1 任务一：定义动物的数据结构和发声方法。

假设最Animal为动物的基类，包括 研究的动物包括 猫(cat)、狗(dog)、鸭(duck)。

*  定义动物的数据结构
 *  分别定义3种动物的发声bark()方法

如图所示结构：

[![animal][]][animal]

定义动物的数据结构，包括基类的结构 和 3种动物的结构。

# 创建Animal类，包括name属性，构造方法initialize()，叫声方法bark()。
    > Animal<-setRefClass("Animal",
    +  fields=list(name="character"),
    +  methods=list(
    +    initialize = function(name) name <<- 'Animal',
    +    bark = function() print("Animal::bark")
    +  )
    +)
    
    # 创建Cat类，继承Animal类，并重写(Overwrite)了 initialize() 和 bark()。
    > Cat<-setRefClass("Cat",contains="Animal",
    +  methods=list(
    +    initialize = function(name) name <<- 'cat',
    +    bark = function() print(paste(name,"is miao miao"))
    +  )
    +)
    
    # 创建Dog类，继承Animal类，并重写(Overwrite)了 initialize() 和 bark()。
    > Dog<-setRefClass("Dog",contains="Animal",
    +  methods=list(
    +    initialize = function(name) name <<- 'dog',
    +    bark = function() print(paste(name,"is wang wang"))
    +  )
    +)
    
    # 创建Duck类，继承Animal类，并重写(Overwrite)了 initialize() 和 bark()。
    > Duck<-setRefClass("Duck",contains="Animal",
    +   methods=list(
    +     initialize = function(name) name <<- 'duck',
    +     bark = function() print(paste(name,"is ga ga"))
    +   )
    +)

接下来，我们实例化对象，然后研究它们的叫声。

# 创建cat实例
    > cat<-Cat$new()
    > cat$name
    [1] "cat"
    
    # cat叫声
    > cat$bark()
    [1] "cat is miao miao"
    
    # 创建dog实例，并给dog起名叫Huang
    > dog<-Dog$new()
    > dog$initFields(name='Huang')
    Reference class object of class "Dog"
    Field "name":
    [1] "Huang"
    > dog$name
    [1] "Huang"
    
    # dog叫声
    > dog$bark()
    [1] "Huang is wang wang"
    
    # 创建duck实例
    > duck<-Duck$new()
    
    # duck叫声
    > duck$bark()
    [1] "duck is ga ga"

7.2 任务二：定义动物的体貌特征

动物的体貌特征，包括 头、身体、肢、翅等，我在这里只定义肢和翅的特征。

3种动物都有肢，cat和dog是四肢，duck是二肢和二翅。

如图所示结构：

[![animal2][]][animal2]

我们需要对原结构进行修改。

# 定义Animal类，增加limbs属性，默认值为4
    Animal<-setRefClass("Animal",
        fields=list(name="character",limbs='numeric'),
        methods=list(
          initialize = function(name) {
              name <<- 'Animal'
              limbs<<-4
          },
          bark = function() print("Animal::bark")
        )
    )
    
    # 在Cat类的 initialize()方法中，执行callSuper()方法，调用父类的同名方法
    Cat<-setRefClass("Cat",contains="Animal",
         methods=list(
           initialize = function(name) {
             callSuper()
             name <<- 'cat'
           },
           bark = function() print(paste(name,"is miao miao"))
         )
    )
    
    # 在Dog类的 initialize()方法中，执行callSuper()方法，调用父类的同名方法
    Dog<-setRefClass("Dog",contains="Animal",
         methods=list(
           initialize = function(name) {
             callSuper()
             name <<- 'dog'
           },
           bark = function() print(paste(name,"is wang wang"))
         )
    )
    
    # 在Dog类的定义wing属性， 并在initialize()方法，定义limbs和wing属性的默认值
    Duck<-setRefClass("Duck",contains="Animal",
        fields=list(wing='numeric'),
        methods=list(
          initialize = function(name) {
              name <<- 'duck'
              limbs<<- 2
              wing<<- 2
          },
          bark = function() print(paste(name,"is ga ga"))
        )
    )

实例化对象并查看3种动物的属性值。

# 实例化cat对象，属性limbs为4
    > cat<-Cat$new();cat
    Reference class object of class "Cat"
    Field "name":
    [1] "cat"
    Field "limbs":
    [1] 4
    
    # 实例化dog对象，属性limbs为4
    > dog<-Dog$new()
    > dog$initFields(name='Huang')
    Reference class object of class "Dog"
    Field "name":
    [1] "Huang"
    Field "limbs":
    [1] 4
    > dog
    Reference class object of class "Dog"
    Field "name":
    [1] "Huang"
    Field "limbs":
    [1] 4
    
    # 实例化duck对象，属性limbs为2，wing为2
    > duck<-Duck$new();duck
    Reference class object of class "Duck"
    Field "name":
    [1] "duck"
    Field "limbs":
    [1] 2
    Field "wing":
    [1] 2

7.3 任务三：定义动物的行动方式。

对于 猫(cat)，狗(dog)，鸭(duck) 来说，它们都可以在陆地上行动，而且还有各自不同的行动方式。

特有行动方式：

*  猫(cat) 爬树
 *  狗(dog) 游泳
 *  鸭(duck) 游泳，短距离飞行

如图所示结构：

[![animal3][]][animal3]

接下来，我们按动物的不同行动方式进行建模。

# 定义类Animal，增加action()方法，用于通用的行为陆地上行动。
    > Animal<-setRefClass("Animal",
    +    fields=list(name="character",limbs='numeric'),
    +    methods=list(
    +      initialize = function(name) {
    +        name <<- 'Animal'
    +        limbs<<-4
    +      },
    +      bark = function() print("Animal::bark"),
    +      action = function() print("I can walk on the foot")
    +    )
    +)
    
    # 定义Cat类，重写action()方法，并增加爬树的行动
    > Cat<-setRefClass("Cat",contains="Animal",
    +     methods=list(
    +       initialize = function(name) {
    +         callSuper()
    +         name <<- 'cat'
    +       },
    +       bark = function() print(paste(name,"is miao miao")),
    +       action = function() {
    +         callSuper()
    +         print("I can Climb a tree")
    +       }
    +     )
    +  )
    
    # 定义Dog类，重写action()方法，并增加游泳行动
    > Dog<-setRefClass("Dog",contains="Animal",
    +   methods=list(
    +     initialize = function(name) {
    +       callSuper()
    +       name <<- 'dog'
    +     },
    +     bark = function() print(paste(name,"is wang wang")),
    +     action = function() {
    +         callSuper()
    +         print("I can Swim.")
    +     }
    +   )
    +)
    
    # 定义Duck类，重写action()方法，并增加游泳和短距离飞行
    > Duck<-setRefClass("Duck",contains="Animal",
    +    fields=list(wing='numeric'),
    +    methods=list(
    +      initialize = function(name) {
    +        name <<- 'duck'
    +        limbs<<- 2
    +        wing<<- 2
    +      },
    +      bark = function() print(paste(name,"is ga ga")),
    +      action = function() {
    +        callSuper()
    +        print("I can swim.")
    +        print("I also can fly a short way.")
    +     }
    +    )
    +)

实例化对象，并运行action()方法。

cat的行动。

# 实例化cat
    > cat<-Cat$new()
    
    # cat的行动
    > cat$action()
    [1] "I can walk on the foot"
    [1] "I can Climb a tree"

dog的行动。

> dog<-Dog$new()
    > dog$action()
    [1] "I can walk on the foot"
    [1] "I can Swim."

duck的行动。

> duck<-Duck$new()
    > duck$action()
    [1] "I can walk on the foot"
    [1] "I can swim."
    [1] "I also can fly a short way."

通过这个例子，我们应该就能全面地了解了R语言中基于RC对象系统的面向对象程序设计了！RC对象系统提供了完全的面向对象的实现。

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[R]: http://blog.fens.me/series-r/
[http_blog.fens.me]: http://blog.fens.me/
[http_blog.fens.me_r-class-rc]: http://blog.fens.me/r-class-rc/
[r-oo-rc]: /images/20220708/b504f8df90a64188a1cfa730aa761c3a.png
[R_S4]: http://blog.fens.me/r-class-s4/
[animal]: /images/20220708/5f190079d6104af5a6ef6b94a918493c.png
[animal2]: /images/20220708/3728983c7fad4e5597ae2f85c296053d.png
[animal3]: /images/20220708/cec46c1b0f9240659888d5f052d0aa9c.png