R 继承

面向对象编程语言最实用的特性之一是继承。

根据现有类定义新类。也就是说，我们可以从现有基类派生新类并添加新功能。我们不必从头开始编写。因此，继承提供了代码的可重用性。

继承形成一个类的层次结构，就像家谱一样。需要注意的是，为基类定义的属性将自动存在于派生类中。

此外，基类的方法也将适用于派生类。

下面，我们将讨论 R 编程语言中的三个不同类系统是如何实现继承的。

S3 类中的继承

S3 类没有固定的定义。因此，S3 对象的属性可以是任意的。

然而，派生类会继承为基类定义的方法。让我们假设我们有一个函数，它创建了类 student 的新对象，如下所示。

student <- function(n,a,g) {
  value <- list(name=n, age=a, GPA=g)
  attr(value, "class") <- "student"
  value
}

此外，我们为泛型函数 print() 定义了一个方法，如下所示。

print.student <- function(obj) {
  cat(obj$name, "\n")
  cat(obj$age, "years old\n")
  cat("GPA:", obj$GPA, "\n")
}

现在我们想创建一个类 InternationalStudent 的对象，它继承自 student。

这可以通过分配一个类名字符向量来完成，例如 class(obj) <- c(child, parent)。

> # create a list
> s <- list(name="John", age=21, GPA=3.5, country="France")

> # make it of the class InternationalStudent which is derived from the class student
> class(s) <- c("InternationalStudent","student")

> # print it out
> s
John 
21 years old
GPA: 3.5

从上面的代码可以看到，由于我们没有定义任何形式为 print.InternationalStudent() 的方法，因此调用了 print.student() 方法。这是继承自 student 类的方法。

现在让我们定义 print.InternationalStudent()。

print.InternationalStudent <- function(obj) {
  cat(obj$name, "is from", obj$country, "\n")
}

这将覆盖为类 student 定义的方法，如下所示。

> s
John is from France

我们可以使用 inherits() 或 is() 等函数来检查继承。

> inherits(s,"student")
[1] TRUE

> is(s,"student")
[1] TRUE

S4 类中的继承

由于S4 类有正确的定义，派生类将继承父类的属性和方法。

让我们定义一个类 student，并为泛型函数 show() 定义一个方法。

# define a class called student
setClass("student",
  slots=list(name="character", age="numeric", GPA="numeric")
)

# define class method for the show() generic function
setMethod("show",
  "student",
  function(object) {
    cat(object@name, "\n")
    cat(object@age, "years old\n")
    cat("GPA:", object@GPA, "\n")
  }
)

继承在派生类定义期间通过 contains 参数完成，如下所示。

# inherit from student
setClass("InternationalStudent",
  slots=list(country="character"),
  contains="student"
)

这里我们添加了一个属性 country，其余的将从父类继承。

> s <- new("InternationalStudent",name="John", age=21, GPA=3.5, country="France")

> show(s)
John 
21 years old
GPA: 3.5

我们看到，当我们执行 show(s) 时，调用了为 student 类定义的方法。

与 S3 系统一样，我们可以为派生类定义方法，这些方法将覆盖基类的方法。

引用类中的继承

引用类中的继承与 S4 类非常相似。我们在 contains 参数中定义要从中派生的基类。

下面是一个 student 引用类的示例，它有两个方法 inc_age() 和 dec_age()。

student <- setRefClass("student",
  fields=list(name="character", age="numeric", GPA="numeric"),
  methods=list(
    inc_age = function(x) {
      age <<- age + x
    },
    dec_age = function(x) {
      age <<- age - x
    }
  )
)

现在我们将从这个类继承。我们还将覆盖 dec_age() 方法以添加一个完整性检查，以确保 age 永远不会为负。

InternationalStudent <- setRefClass("InternationalStudent",
  fields=list(country="character"),
  contains="student",
  methods=list(
    dec_age = function(x) {
      if((age - x)<0)  stop("Age cannot be negative")
      age <<- age - x
    }
  )
)

让我们来测试一下。

> s <- InternationalStudent(name="John", age=21, GPA=3.5, country="France")

> s$dec_age(5)
> s$age
[1] 16

> s$dec_age(20)
Error in s$dec_age(20) : Age cannot be negative
> s$age
[1] 16

通过这种方式，我们能够从父类继承。