LISP - 槽位与访问器

Lisp - 类、槽和访问器

欢迎来到 Common Lisp 对象系统 (CLOS)，这是现有的最强大和灵活的对象系统之一。在本章中，我们将学习基础知识：定义类、容纳其数据的槽位以及用于与数据交互的访问器。

使用 defclass 定义类

类是创建对象的蓝图。我们使用 defclass 宏定义一个类。在其中，我们定义槽位，它们是类的数据成员。让我们为电商应用程序建模一个 product。

(defclass product ()
  ((id :initarg :id
       :reader product-id)
   (name :initarg :name
         :accessor product-name)
   (price :initarg :price
          :accessor product-price
          :initform 0.0
          :type 'float)
   (inventory-count :initarg :inventory
                    :accessor product-inventory
                    :initform 0
                    :type 'integer)))

理解槽位选项

每个槽位都通过一个名称和控制其行为的选项来定义：

• :initarg：创建一个关键字（例如 :id），用于在使用 make-instance 创建对象时初始化此槽位。
• :accessor：创建一个泛型函数（例如 product-name），可以使用 (setf (product-name an-instance) new-value) 读取槽位的值并写入槽位。
• :reader：创建一个只能读取槽位值的函数（例如 product-id）。这对于像 ID 这样的不可变字段很有用。
• :writer：（上面未用到）创建一个只能写入槽位的函数。它不如 :accessor 或 :reader 常见。
• :initform：如果初始化时未提供槽位的值，则为其提供默认值（例如，price 默认为 0.0）。
• :type：指定槽位预期的数据类型。这有助于错误检查和潜在的编译器优化。

创建和使用对象

我们使用 make-instance 创建一个类的实例。然后，我们使用定义的访问器和读取器函数来与其数据交互。

完整示例（main.lisp）

;; 如上所示定义 'product' 类

;; --- 创建类的实例 ---
(defvar *keyboard*
  (make-instance 'product
                 :id "KBD-42"
                 :name "Mechanical Keyboard"
                 :price 99.99
                 :inventory 50))

;; --- 使用访问器和读取器读取数据 ---
(format t "--- Initial Product State ---~%")
(format t "ID: ~a (read-only)~%" (product-id *keyboard*))
(format t "Name: ~a~%" (product-name *keyboard*))
(format t "Price: $~,2f~%" (product-price *keyboard*))
(format t "In Stock: ~d~%~%" (product-inventory *keyboard*))

;; --- 使用访问器更新数据 ---
(format t "--- Updating Product State ---~%")
(format t "Putting the keyboard on sale...~%")
(setf (product-price *keyboard*) 79.99)

;; 顾客购买了一个
(decf (product-inventory *keyboard*))

;; --- 显示更新后的状态 ---
(format t "New Price: $~,2f~%" (product-price *keyboard*))
(format t "New Stock: ~d~%" (product-inventory *keyboard*))

;; --- 尝试写入只读槽位将导致错误 ---
; (setf (product-id *keyboard*) "NEW-ID") ; 这将引发错误

输出

执行代码后，将返回以下结果：

--- Initial Product State ---
ID: KBD-42 (read-only)
Name: Mechanical Keyboard
Price: $99.99
In Stock: 50

--- Updating Product State ---
Putting the keyboard on sale...
New Price: $79.99
New Stock: 49

主要收获和下一步

• 封装：对不可变数据使用 :reader，对可变数据使用 :accessor 是封装的关键部分，可以保护对象免受无效状态更改。
• make-instance：这是所有 CLOS 对象的通用构造函数。关键字参数的使用使得初始化代码可读且自文档化。
• CLOS 的强大之处：这仅仅是开始。CLOS 的真正强大之处来自于泛型函数和 defmethod，它们允许你为不同的类定义专门的行为，从而实现真正的多态性。例如，你可以定义一个通用的 ship-item 函数，使其对 physical-product 和 digital-download 表现不同。