面向对象编程中的类与对象深入解析

### 面向对象编程中的类与对象深入解析 #### 1. 对象属性的声明与特性 对象属性的声明方式会影响其在对象创建时的赋值情况。若按特定方式声明属性，将无法使用默认的 `new` 构造函数在对象创建时赋值，需要自定义构造函数或间接修改 `new`。目前不建议尝试这种方式，因为此时对象的操作受限。 默认情况下，对象属性是不可变的，即只读属性。一旦对象创建，就无法修改这些属性。不过，对于某些属性，这种特性是合适的，比如表示人的对象，其姓名和出生日期通常不会改变。但有些属性可能需要更新，甚至频繁更新。这时，可以使用 `is rw` 特性将属性声明为可变的，示例代码如下： ```perl class Point2D { has Numeric $.abscissa is rw; # "x" value has Numeric $.ordinate is rw; # "y" value } ``` 下面展示如何修改这些属性： ```perl # First creating a Point2D object: my $point = Point2D.new(abscissa => 3, ordinate => 4); say $point; # -> Point2D.new(abscissa => 3, ordinate => 4) # Now moving the $point object two units to the right: $point.abscissa = 5; say $point; # -> Point2D.new(abscissa => 5, ordinate => 4) ``` 属性可分为实例属性和类属性。前面提到的大多是实例属性，即与单个对象相关的属性。类属性则与整个类相关，使用 `my` 声明符声明，相对实例属性较少见。例如，类级别的计数器可用于跟踪已实例化的对象数量。 #### 2. 方法的创建 简单的 `Point2D` 类及其实例目前功能有限，可通过添加方法来完善类的定义： ```perl class Point2D { has Numeric $.abscissa; has Numeric $.ordinate; method coordinates { # accessor to both x and y return (self.abscissa, self.ordinate) } method distanceToCenter { (self.abscissa ** 2 + self.ordinate ** 2) ** 0.5 } method polarCoordinates { my $radius = self.distanceToCenter; my $theta = atan2 self.ordinate, self.abscissa; return $radius, $theta; } } ``` 上述类中声明了三个方法： - `coordinates`：用于获取笛卡尔坐标的简单访问器。 - `distanceToCenter`：计算并返回对象与原点之间的距离。 - `polarCoordinates`：计算对象在极坐标系统中的半径和方位角（`$theta`），该方法调用了 `distanceToCenter` 方法来获取极坐标的半径分量。 方法定义与子程序定义类似，但使用 `method` 关键字而非 `sub` 关键字。方法本质上是在类（或角色）中定义的子程序，它知道调用它的对象及其类，并且调用语法不同。 子程序和方法的另一个重要区别在于，不同类（或角色）中可能定义了多个同名方法，方法调用涉及调度阶段，对象系统通常根据调用者的类或类型选择要调用的方法。不过在 Perl 6 中，由于存在多子程序（即同名但签名不同的子程序，在运行时根据参数数量和类型解析），这种区别变得模糊。 在方法定义中，`self` 指调用该方法的对象，也可用 `$.` 作为简写，例如 `coordinates` 方法可改写为： ```perl method coordinates { # accessor to both x and y return ($.abscissa, $.ordinate) } ``` `$.` 和 `self` 这两种语法格式基本等效。还有第三种语法，使用感叹号代替点号： ```perl method coordinates { # accessor to both x and y return ($!abscissa, $!ordinate) } ``` 虽然结果相同，但这种新语法并不等效。`$.abscissa` 是方法调用，而 `$!abscissa` 是直接访问属性。`$!abscissa` 仅在类内部可用，可能速度稍快，而方法调用语法可在其他地方使用。 下面创建对象并调用这些方法： ```perl my $point = Point2D.new( abscissa => 4, ordinate => 3 ); say $point.coordinates; # -> (4 3) say $point.distanceToCenter; # -> 5 say $point.polarCoordinates; # -> (5 0.643501108793284) ``` 若不指定显式调用者使用方法，该方法将应用于 `$_` 主题变量。例如： ```perl .say for <one two three>; # -> one two three (each on one line) ``` 对于创建的带有方法的对象，也可利用此语法捷径。例如： ```perl given $point { say .coordinates; # -> (4 3) say .distanceToCenter; # -> 5 .polarCoordinates.say; # -> (5 0.643501108793284) } ``` 作为练习，可以编写一个名为 `distance_between_points` 的方法，该方法接受两个点作为参数，并使用勾股定理返回它们之间的距离。 目前类中的方法都是访问器，用于提供调用者某些属性的快照。若属性是可变的（使用 `is rw` 特性声明），还可创建修改器，即用于修改这些可变属性的方法，示例如下： ```perl class Point2D-mutable { has Numeric $.abscissa is rw; has Numeric $.ordinate is rw; # perhaps the same accessors as in the class definition above method new-ordinate (Numeric $ord) { self.ordinate = $ord; } } # Creating the Point2D-mutable object: my $point = Point2D-mutable.new(abscissa => 3, ordinate => 4); say $point; # -> Point2D-mutable.new(abscissa => 3, ordinate => 4) # Modifying the ordinate: $point.new-ordinate(6); say $point; # -> Point2D-mutable.new(abscissa => 3, ordinate => 6) ``` #### 3. 矩形类与对象组合 设计表示矩形的类时，需要决定使用哪些属性来指定矩形的位置和大小。假设矩形的边是垂直或水平的，忽略角度，有至少两种方案： - 指定矩形的一个角（或中心）、宽度和高度。 - 指定两个相对的角。 这里以第一种方案为例，类定义如下： ```perl class Rectangle { has Numeric $.width; has Numeric $.height; has Point2D $.corner; # lower left vertex method area { return $.width * $.height } method topLeft { $.corner.abscissa, $.corner.ordinate + $.height; } # other methods, e.g. for other corners' coordinates, center, etc. } ``` 与之前的 `Point2D` 类定义相比，`Rectangle` 类使用了之前创建的 `Point2D` 类型来定义 `corner` 属性。 `topLeft` 方法返回矩形左上角的坐标，这个方法有助于解释 `$.` 和 `$!` 符号的区别。使用 `$.corner.abscissa` 是调用访问器，也可直接访问 `R