深入探索谓词对象：特性、应用与相关技术对比

### 深入探索谓词对象：特性、应用与相关技术对比 #### 1. 谓词对象的核心特性 谓词对象将基于值或状态的调度与基于动态类型的调度相结合，而模式匹配无法根据参数的动态类型来选择函数的版本。并且，随着系统的发展，谓词对象可以通过新的特殊情况进行扩展。与之相比，模式匹配定义的函数版本通常需作为一个组来定义，若不编辑原始函数定义，后期很难添加新的替代方案。不过，动态类型逻辑语言中的模式匹配通常不受此限制。 Cecil 提供了在不修改对象定义的情况下向对象添加方法的能力，这使得编写相关代码变得容易。而传统的单分派语言无法实现这种轻松扩展，因为类的方法是类定义的一部分，添加新方法时需要编辑类定义。 #### 2. 谓词对象在不同场景的应用 ##### 2.1 人员属性管理 谓词对象可用于组织具有多个独立属性且行为依赖于这些属性状态的抽象代码。例如，对于人员对象，可能有性别和年龄等独立字段，部分方法的行为依赖于这些字段的值。以下是相关代码示例： ``` object person; field sex (@person); field age (@person); method bedtime (@person) ( "lOpm" ) method long-lived(p@person) ( p.age > p.expected-lifespan } method have-birthday(p@person) ( p.age := p.age + 1; } pred male isa person when person.sex = "male"; method expected-lifespan(@male) { 70 } pred female isa person when person.sex = "female"; method expected-lifespan(@female) { 74 } pred child isa person when person-age <= 12; method bedtime(@child) ( "8pm" } pred teenager isa person when person.age >= 13 & person.age <= 19; method bedtime (@teenager) ( "12am" } pred boy isa male, child; pred girl isa female, child; method makegerson (sex, age) ( object isa person { sex := sex, age := age } } ``` 在传统语言中，实现属性及其相关行为有两种方式： - 若属性为常量，可通过实例化特定子类来表示，但在存在多个独立属性时，组合子类会出现组合爆炸问题，且对象创建需静态指定子类。 - 将属性表示为实例变量，依赖该属性的行为需集中编写并添加属性值测试，这通常用于实现随时间变化的属性。 而使用谓词对象，可采用第一种方法实现属性，避免组合爆炸问题，同时不排除随时间变化的属性，属性也可像实例变量一样方便操作。 ##### 2.2 窗口属性管理 类似的应用还出现在窗口管理中，传统方法会实现带标题窗口和带边框窗口的子类及组合类。而在 Cecil 中，可定义一个窗口对象，包含 `has - title` 和 `has - border` 字段，通过谓词对象根据标题和边框的有无来实现不同的扩展。但需注意，Cecil 中没有自动方法组合，若窗口既有标题又有边框，且两个谓词对象都定义了 `display` 方法，程序员需显式提供一个 `titled - bordered - window` 谓词对象来解决歧义。 ##### 2.3 几何图形层次结构 在几何图形的面向对象编程中，如绘图编辑器中的图形层次结构，传统的继承层次结构可能会导致一些问题。例如，对矩形调用 `add - vertex` 方法或对正方形调用 `widen` 方法会违反其定义。在 Eiffel 社区，推荐的解决方案是取消矩形类中的 `add - vertex` 操作和正方形类中的 `widen` 操作，但这会带来静态类型检查困难和应用功能受限等问题。 使用谓词对象可重新实现该示例，将矩形和正方形视为谓词对象： ``` object polygon isa shape; method is-rectangle (p@polygon) { ... } ... pred rectangle isa polygon when polygon.is-rectangle; method is-square(r@rectangle) { r.length = r.width } ... pred square isa rectangle when rectangle.is-square; ... ``` 当多边形满足矩形或正方形的限制时，会使用适合这些对象的特殊操作实现。若向分类为矩形的对象添加顶点，它将自动重新分类为普通多边形。 ##### 2.4 可变