Метакласстар: Кластардың мінез-құлқы мен құрылысы

Кіріспе

Метакласс кластардың жалпы мінез-құлқын сипаттайды, кластың объектілер үшін жасайтыны сияқты. Объектіге бағытталған бағдарламалауда метакласс – инстанциялары да кластар болатын класс. Қалыпты класс белгілі бір объектілердің мінез-құлқын анықтайтыны сияқты, метакласс белгілі бір кластар мен олардың инстанцияларының мінез-құлқын анықтайды. Барлық объектіге бағытталған бағдарламалау тілдері метакласс қолдамайды. Ондай тілдердің арасында метакласс кластың мінез-құлқының кез келген аспектісін өзгерте алатын деңгейі әртүрлі. Метакласс кластардың бірінші дәрежелі объектілер болуы арқылы іске асырылуы мүмкін, онда метакласс – кластарды құрастыратын қарапайым объект болып табылады. Әрбір тілдің өзінің метаобъект протоколы бар, ол объектілер, кластар және метакласс арасындағы өзара әрекеттесуді реттейтін ережелер жиынтығы. Мысалы, метакласс кодты автоматты түрде жасау үшін немесе құлшақтарды (frameworks) әзірлеуде қолданылуы мүмкін.

C мақсатта

C мақсаттағы метакластар Smalltalk 80-дегілермен шамалы ғана ерекшеленеді, бұл таңқалуға орайлы емес, себебі C мақсаты Smalltalk-тан көптеген нәрселерді қабылдаған. Smalltalk сияқты, C мақсатында да объектінің айнымалылары мен әдістері оның класы арқылы анықталады. Клас – объект, сондықтан ол метакластың инстанциясы болып табылады. Smalltalk сияқты, C мақсатында кластық әдістер – жай ғана кластық объектіге шақырылған әдістер, демек, кластың кластық әдістері оның метакласында инстанция әдістері ретінде анықталуы керек. Әртүрлі кластарда әртүрлі кластық әдістер жиынтығы болуы мүмкін, сондықтан әр кластың өзіне тән метакласы болуы тиіс. Кластар мен метакластар әрқашан жұп ретінде жасалады: орындалу кезінде objc_allocateClassPair және objc_registerClassPair функциялары кластың метаклас жұптарын жасау және тіркеу үшін қолданылады. Метакластардың атаулары жоқ; алайда, кез келген кластық объектіге сілтеме жасау үшін жалпы типті Class қолдануға болады (бұл кез келген объектіге сілтеме жасау үшін қолданылатын id типіне ұқсас). Smalltalk сияқты, кластық әдістер мұрагерлік арқылы мұраға беріледі, сондықтан метакластар кластардың мұрагерлік схемасын, тамыр класынан басқа, қайталай білуі керек (мысалы, егер A класының бас класы B класы болса, онда A метакласының бас класы B метакласы болады). Smalltalk-тан айырмашылығы, тамыр кластың метакласы тамыр класының өзінен (әдетте Cocoa framework-ті пайдаланатын NSObject) мұра етеді. Бұл барлық кластық объектілердің түпкілікті тамыр кластың инстанциялары екендігін қамтамасыз етеді, сондықтан сіз тамыр кластың инстанция әдістерін, әдетте нысандар үшін пайдалы қосымша әдістерді, кластық объектілердің өзінде қолдана аласыз. Метакластың объектілері басқаша мінез танытпайды (метакласқа кластық әдістерді қосуға болмайды, сондықтан метакластың барлық объектілерінің бірдей әдістері бар), сондықтан олардың барлығы бір кластың инстанциясы – тамыр кластың метакласы (Smalltalk-тан айырмашылығы). Осылайша, тамыр кластың метакласы – өзінің инстанциясы. Бұның себебі – барлық метакластар тамыр кластан мұра алады, демек, олар тамыр кластың кластық әдістерін мұраға алуы керек.

Metaclasses in Objective C are almost the same as those in Smalltalk 80—not surprising since Objective C borrows a lot from Smalltalk. Like Smalltalk, in Objective C, the instance variables and methods are defined by an object's class. A class is an object, hence it is an instance of a metaclass. Like Smalltalk, in Objective C, class methods are simply methods called on the class object, hence a class's class methods must be defined as instance methods in its metaclass. Because different classes can have different sets of class methods, each class must have its own separate metaclass. Classes and metaclasses are always created as a pair: the runtime has functions objc allocateClassPair and objc registerClassPair to create and register class metaclass pairs, respectively. There are no names for the metaclasses; however, a pointer to any class object can be referred to with the generic type Class (similar to the type id being used for a pointer to any object). Because class methods are inherited through inheritance, like Smalltalk, metaclasses must follow an inheritance scheme paralleling that of classes (e. g. if class A's parent class is class B, then A's metaclass's parent class is B's metaclass), except that of the root class. Unlike Smalltalk, the metaclass of the root class inherits from the root class (usually NSObject using the Cocoa framework) itself. This ensures that all class objects are ultimately instances of the root class, so that you can use the instance methods of the root class, usually useful utility methods for objects, on class objects themselves. Since metaclass objects do not behave differently (you cannot add class methods for a metaclass, so metaclass objects all have the same methods), they are all instances of the same class—the metaclass of the root class (unlike Smalltalk). Thus, the metaclass of the root class is an instance of itself. The reason for this is that all metaclasses inherit from root class; hence, they must inherit the class methods of the root class.