Language agnostic 如何在动态语言中实现类？

如何在动态语言中实现类

我知道Javascript使用的是一个原型模式（在“某处”有一个未绑定JS函数的容器，当通过对象调用它们时，这些函数是绑定的），但我不知道它在其他语言中是如何工作的

我对此很好奇，因为我想不出一种有效的方法，通过复制每个实例的成员来拥有本机绑定方法而不浪费内存和/或cpu

（通过绑定方法，我的意思是以下代码应该可以工作：）

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这在很大程度上取决于语言和实现。我会告诉你我对CPython和PyPy的了解

总的想法是这样的，这也是CPython在大部分情况下所做的：

每个对象都有一个类，特别是对该类对象的引用

除了实例成员（显然存储在单个对象中）之外，该类还有成员。这包括方法，因此方法没有每个对象的成本

类具有由继承关系确定的方法解析顺序（MRO），其中每个基类只出现一次。如果我们没有多重继承，这将只是对基类的引用，但是这种方式很难动态地理解MRO（每次都必须从派生最多的类开始）

（类也是对象，它们本身也有类，但现在我们将对此进行说明。）

如果对象上的属性查找失败，将按照MRO指定的顺序在MRO中的类上查找相同的属性。（这是默认行为，可以通过定义像

\uuuuu getattr\uuuu

和

\uuu getattribute\uuuu

这样的神奇方法来更改）

到目前为止还很简单，并不是对绑定方法的真正解释。我只是想确定我们谈论的是同一件事。缺少的部分是描述符。在语言参考的“deep magic”一节中定义了，但简单的故事是，通过

\uuuu get\uuu

方法，类的查找结果可能会被它所生成的对象劫持。更重要的是，这个

\uuuuuu get\uuuuu

方法被告知是在实例上还是在“所有者”（类）上开始查找

在Python2中，我们有一个丑陋且不必要的

UnboundMethod

描述符（除了

\uuuu get\uuuu

方法之外），它简单地包装函数，在

类上抛出错误。如果
self
不是可接受的类型，则方法（self）

。在Python3中，

\uuuuu get\uuuu

只是所有函数对象的一部分，而未绑定的方法就不存在了。在这两种情况下，

\uuu get\uuu

方法在您查找类时返回自身（因此您可以使用

class.method

，这在少数情况下很有用），在您查找对象时返回“绑定方法”对象。这个绑定方法对象只不过是存储原始函数和实例，并将后者作为第一个参数在其

\uuuuu调用\uuuu

中传递给前者（覆盖函数调用语法的特殊方法）

因此，对于CPython：虽然绑定方法有成本，但它比您想象的要小。在空间方面只需要两个引用，CPU成本仅限于较小的内存分配，并且在调用时需要额外的间接寻址。但是请注意，这种代价适用于所有方法调用，而不仅仅是那些实际使用绑定方法特性的方法调用

a.f（）

必须调用描述符并使用其返回值，因为在动态语言中，我们不知道是否对其进行了猴子补丁以执行不同的操作

在PyPy中，事情更有趣。由于它是一个不会在正确性上妥协的实现，因此上述模型在语义推理方面仍然是正确的。然而，它实际上更快。除了JIT编译器内联然后在大多数情况下消除上面描述的整个混乱之外，它们还可以在字节码级别解决这个问题。在

a.f（）

的情况下，有两种方法保留了语义，但省略了绑定方法对象的分配。还有一种方法可以简化查找过程，但需要一些额外的簿记（尽管一些簿记已经为JIT完成）

class Foo { function bar() : return 42; };

var test = new Foo();
var method = test.bar;
method() == 42;