定義類別
December 20, 2021有些操作與某些資料是息息相關的，把它們放在一起會更容易使用。
Toy 語法
在 Toy Lang 中要定義類別，必須使用 class，例如，可以定義一個帳戶（Account）類別：
class Account {
balance = 0
def init(number, name) {
this.number = number
this.name = name
}
def deposit(amount) {
if amount <= 0 {
throw new Exception('must be positive')
}
this.balance += amount
}
def withdraw(amount) {
if amount > this.balance {
throw new Exception('balance not enough')
}
this.balance -= amount
}
def toString() {
return '{0}, {1}, {2}'.format(this.number, this.name, this.balance)
}
}
acct = new Account('123', 'Justin')
acct.deposit(100)
acct.withdraw(20)
println(acct)
類別中的方法一樣使用 def 來定義，因為 Toy Lang 中，方法本質上就是個函式，而方法中若出現 this，基本上代表建立的類別實例（this 也可以出現在函式中，這在之後還會談到）。
類別本體中可以有陳述句，若是 = 指定陳述，變數會成為類別實例上的特性，例如上例中的 balance 就是一個例子，後續在類別本體中使用變數時，也不需要使用 this。
init 方法是個特定的名稱，用來定義類別的實例建立之後，要進行的初始化動作，如果要建立類別的實例，可以使用 new 關鍵字，例如 new Account('123', 'Justin')，這會執行類別本體陳述，接著建立一個物件，將類別本體陳述中建立的變數，指定為物件上之特性，之後物件會成為方法中 this 參考之對象，呼叫 init 方法，'123' 會指定給 number 參數，而 'Justin' 指定給 name 參數，然後執行 init 本體完成初始化。
每個建構出來的 Account 實例，都會擁有自己的特性，可以直接透過物件及 . 運算子來存取特性：
println(acct.name) # 顯示 Justin
println(acct.hasOwnProperty('name')) # 顯示 true
從上例中可以看到，可以透過 hasOwnProperty 來測試，某個特性是否為某實例擁有，hasOwnProperty 是繼承至 Object，之後文件還會談到繼承。
雖然呼叫方法也是透過 . 運算子，然而，方法並不屬於物件本身，而是屬於類別本身：
println(acct.deposit) # 顯示 <Function deposit>
println(acct.hasOwnProperty('deposit')) # 顯示 false
println(Account.hasOwnMethod('deposit')) # 顯示 true
每個類別都會是 Class 的實例，而 Class 定義了 hasOwnMethod 方法，可用來測試某個類別是否擁有某個方法。
某些場合需要取得物件的字串描述時，建議定義 toString 方法，內建的 println 等函式，遇到物件時，就會呼叫 toString 來取得描述，若自定義類別時沒有定義 toString，會使用從 Object 繼承下來的 toString 方法，這之後還會討論。
Toy 實作
說穿了，物件導向也不過就是看待資料與函式的一種方式！只不過若語法上支援的話，當想要以物件導向看待資料的方式來撰寫程式時，會比較輕鬆罷了。
舉例來說，如果沒有 class 等語法支援的話，要怎麼定義帳戶呢？就目前來說，Toy Lang 只有 List 這個資料結構，那就這樣好了：
def acct_init(number, name) {
return [number, name, 0]
}
def acct_deposit(acct, amount) {
if amount <= 0 {
throw new Exception('must be positive')
}
balance = acct.get(2)
acct.set(2, balance + amount)
}
def acct_withdraw(acct, amount) {
if amount > acct.get(2) {
throw new Exception('balance not enough')
}
balance = acct.get(2)
acct.set(2, balance - amount)
}
def acct_toString(acct) {
return '{0}, {1}, {2}'.format(acct.get(0), acct.get(1), acct.get(2))
}
acct = acct_init('123', 'Justin')
acct_deposit(acct, 100)
acct_withdraw(acct, 20)
println(acct_toString(acct))
這當然也是物件導向中「類別」的概念，雖然使用 List，然而，每一個 List 都代表著一個實際的帳戶資料，這個資料在初始化時，都是經由 acct_init 的流程，存款或提款則分別經由 acct_deposit、acct_withdraw 流程等，每個函式中以特定的方式存取 List，就這邊的例子就是索引，而且每個索引位置有其特定之意義。
當然，使用索引並不方便，也許你可以實作 Map 之類的資料結構，這樣就可以有具體的鍵名稱來取得對應的值；另一方面，acct_ 名稱前置，用意是在提示，這些函式是屬於帳戶這類資料使用，基本上，你會將這類有 acct_ 名稱前置的函式，儘量集中放在程式中某個位置管理，以便需要時，知道要到哪個地方去找尋適當的函式，來操作帳戶這類資料結構。
如果有門語言，只要撰寫 class 之類的語法，將方法定義在類別之中，就可以有具體的特性名稱來取得對應的特性值，透過 . 運算子之類的語法，就會自動知道要到哪些地方找出指定的函式來執行，豈不是美事一件嗎？這就是物件導向語法存在的意義。
然而，自動這件事並不是魔法，實作面上，就是要將上述的需求實現出來，首先就是在使用者定義類別後，語言實作品必須能收集類別本體中的方法定義以及陳述句，這並不難，因為之前在實現函式時，早就做過這件事了。
因為函式本身就像是一種類別容器，方法定義就像是函式中的區域函式，而陳述句自然就是函式本體中的東西了，這聽來像是 JavaScript？沒錯！在 ECMAScript 6 之前，本質上，JavaScript 就只是將這件事明確地實現出來而已。
因此若看 line_parse.js 中剖析類別的部份，幾乎是與剖析函式是相同的：
function createAssignFunc(tokenableLines, argTokenable) {
const [fNameTokenable, ...paramTokenables] = argTokenable.tryTokenables('func');
fNameTokenable.errIfKeyword();
const remains = tokenableLines.slice(1);
const bodyStmt = LINE_PARSER.parse(remains);
const bodyLineCount = bodyStmt.lineCount;
return new StmtSequence(
new DefStmt(
Variable.of(fNameTokenable.value),
new Func(
paramTokenables.map(paramTokenable => Variable.of(paramTokenable.value)),
bodyStmt,
fNameTokenable.value
)
),
LINE_PARSER.parse(tokenableLines.slice(bodyLineCount + 2)),
tokenableLines[0].lineNumber
);
}
function createAssignClass(tokenableLines, argTokenable) {
const [fNameTokenable, ...paramTokenables] = argTokenable.tryTokenables('func');
fNameTokenable.errIfKeyword();
const remains = tokenableLines.slice(1);
const stmt = LINE_PARSER.parse(remains);
const clzLineCount = stmt.lineCount + 2;
const parentClzNames = paramTokenables.map(paramTokenable => paramTokenable.value);
const [fs, notDefStmt] = splitFuncStmt(stmt);
return new StmtSequence(
new ClassStmt(
Variable.of(fNameTokenable.value),
new Class({
notMethodStmt : notDefStmt,
methods : new Map(fs),
name : fNameTokenable.value,
parentClzNames : parentClzNames.length === 0 ? ['Object'] : parentClzNames
})
),
LINE_PARSER.parse(tokenableLines.slice(clzLineCount)),
tokenableLines[0].lineNumber
);
}
不同的地方在於，在剖析完類別本體之後，還做了區別 def 陳述與其他陳述的動作，def 陳述被挑出來，作為方法來看待：
class Class extends Func {
constructor({notMethodStmt, methods, name, parentClzNames, parentContext}) {
super([], notMethodStmt, name, parentContext || null);
this.parentClzNames = parentClzNames || ['Object'];
this.methods = methods;
}
...
hasOwnMethod(name) {
return this.methods.has(name);
}
...
}
Class 節點定義在 value.js 中；除了剖析時有很大部份與函式類似，執行面上也有大部份是雷同，因此 Class 節點繼承了 Func 節點，非 def 陳述的部份，使用 super 交給了 Func 建構式，至於 def 陳述部份，由 Class 節點本身來管理，像是判斷類別有無定義某個方法，就實現為 hasOwnMethod。
建構類別的實例時，使用的是 new 運算子，它對應的節點是 NewOperator，實現在 operator.js 中：
class NewOperator {
constructor(operand) {
this.operand = operand;
}
instance(context, args) {
const clzInstance = clzInstanceFrom(context, this.operand);
// run class body
const ctx = clzInstance.internalNode.call(context, args);
return ctx.notThrown(c => {
c.variables.delete('arguments');
return new Instance(
clzInstance,
c.variables
);
});
}
evaluate(context) {
const args = argsFrom(this.operand);
const maybeContext = this.instance(context, args);
return maybeContext.notThrown(ctx => {
if(ctx.clzNodeOfLang().hasOwnMethod('init')) {
const maybeCtx = new MethodCall(maybeContext, 'init', [args]).evaluate(context);
return maybeCtx.notThrown(c => maybeContext);
}
return ctx;
});
}
}
在 instance 方法就可以看到先執行類別本體，取得環境物件上的變數並建立 Instance 節點的動作，執行類別本體本質上就是呼叫函式，因而會有個 arguments，這對類別的實例來說，並非需要的特性，因此將之刪除。
在 instance 方法過後，就是看看類別本身是否定義了 init，若有才會執行，也就是建立一個 MethodCall 節點並執行，這實現在 callable.js 中：
class MethodCall {
constructor(instance, methodName, argsList = []) {
this.instance = instance;
this.methodName = methodName;
this.argsList = argsList;
}
evaluate(context) {
return methodBodyStmt(context, this.instance, this.methodName, this.argsList[0])
.evaluate(methodContextFrom(context, this.instance, this.methodName))
.notThrown(c => {
if(this.argsList.length > 1) {
return callChain(context, c.returnedValue.internalNode, this.argsList.slice(1));
}
return c.returnedValue === null ? Void : c.returnedValue;
});
}
}
function methodBodyStmt(context, instance, methodName, args = []) {
const f = instance.hasOwnProperty(methodName) ?
instance.getOwnProperty(methodName).internalNode :
instance.clzNodeOfLang().getMethod(context, methodName);
const bodyStmt = f.bodyStmt(context, args.map(arg => arg.evaluate(context)));
return new StmtSequence(
new VariableAssign(Variable.of('this'), instance),
bodyStmt,
bodyStmt.lineNumber
);
}
留意到 methodBodyStmt，其中會看看實例上有沒有方法，沒有的話就到實例的類別上取，是的，實例確實也可以擁有方法，就像 JavaScript 那樣，這之後還會看到，扣除這點不談，就如前所述，類別的目的是作為方法的容器，真的單純只是查找方法的地方。
至於真正代表類別實例的節點，是 value.js 中的 Instance，某些程度上，它就只是個包裹 Map 的節點：
class Instance extends Value {
constructor(clzOfLang, properties, internalNode) {
super();
this.clzOfLang = clzOfLang;
this.properties = properties;
this.internalNode = internalNode || this;
this.value = this;
}
clzNodeOfLang() {
return this.clzOfLang.internalNode;
}
nativeValue() {
return this.internalNode.value;
}
hasOwnProperty(name) {
return this.properties.has(name);
}
...
}
properties 參數接受的就是 Map，另一個重要的部份，就是 clzOfLang 了，每個實例必須知道它是屬於哪個類別，如此在使用 . 運算子時，才會知道要到哪個類別上尋找是否有定義方法。
. 運算子的部份，就等到談 this 的細節時再來討論了；實際上，類別在處理上有很多的細節，這邊談到的節點，其實也都省略了不少程式碼，主要是先知道有這些節點的存在，以及它們各自在哪些地方，之後有機會，也會來看看那些被省略的程式碼，到底各自負責了什麼。
