coffeescript的类机制

coffeescript是一门编译到javascript的子语言，它采用了类似ruby/python的语法，增加了类支持，以及规避了javascript语言里面一堆的设计缺陷。本文主要分析一下coffeescript是如何实现类机制的。

示例代码

首先我们给出一个coffeescript的示例代码，我们会分析这部分代码的编译结果，弄懂它是如何实现类的功能的。

class People
    constructor: (@name)->
    hello: -> "hello, I'm #{@name}."

class Programmer extends People
    constructor: -> super
    hello: ->
        result = super()
        result += " I like programming."

p = new Programmer('halida')
console.log p.hello()

上面的coffeescript代码中，People实现了hello方法，Programmer继承了People，并且重载了hello方法。

这里是生成的全部javascript代码，我们会一部分一部分地分析它到底做了什么事情：

var People, Programmer, p,
  __hasProp = {}.hasOwnProperty,
  __extends = function(child, parent) { for (var key in parent) { if (__hasProp.call(parent, key)) child[key] = parent[key]; } function ctor() { this.constructor = child; } ctor.prototype = parent.prototype; child.prototype = new ctor(); child.__super__ = parent.prototype; return child; };

People = (function() {

  function People(name) {
    this.name = name;
  }

  People.prototype.hello = function() {
    return "hello, I'm " + this.name + ".";
  };

  return People;

})();

Programmer = (function(_super) {

  __extends(Programmer, _super);

  function Programmer() {
    Programmer.__super__.constructor.apply(this, arguments);
  }

  Programmer.prototype.hello = function() {
    var result;
    result = Programmer.__super__.hello.call(this);
    return result += " I like programming.";
  };

  return Programmer;

})(People);

p = new Programmer('halida');

console.log(p.hello());

类定义

我们首先弄清楚coffeescript的类是如何实现的。下面是Programmer的定义：

Programmer = (function(_super) {

  __extends(Programmer, _super);

  function Programmer() {
    Programmer.__super__.constructor.apply(this, arguments);
  }

  ...

  return Programmer;
})(People);

如上面代码所示，Programmer其实就是一个闭包函数，在闭包里面生成了一个Programmer构造函数，这样就可以通过p = new Programmer('halida');来创建一个Programmer对象。

对于对象方法hello的创建，是在闭包里面给prototype赋值的方式来实现， coffeescript里面可以用super这个关键词来继承父类里面同样名称的方法：

Programmer.prototype.hello = function() {
  var result;
  result = Programmer.__super__.hello.call(this);
  return result += " I like programming.";
};

然后是Programmer的构造函数，类似于ruby语言里面的initialize：

function Programmer() {
  Programmer.__super__.constructor.apply(this, arguments);
}

Programmer.__super__是父类的构造函数（后面在讲__extends会提到是如何生成它的），直接获取父类的构造函数constructor（这个是coffeescript缓存的，下面会讲），传给它本函数的参数arguments，然后在this这个环境里面执行它。

Programmer.hello里面，也采用了同样的方式来继承父类的方法：

result = Programmer.__super__.hello.call(this);

里面call(this)是为了把当前环境切换到当前对象中去。

这样我们大致知道了类定义部分的代码到底发生了什么，不过我们还是不清楚类继承是如何实现的，魔法发生在__extends(Programmer, _super);里面。

类继承的实现

首先看一下__extends的代码：

__hasProp = {}.hasOwnProperty,
__extends = function(child, parent) {
    for (var key in parent) {
        if (__hasProp.call(parent, key))
            child[key] = parent[key];
    }
    function ctor() {
        this.constructor = child;
    }
    ctor.prototype = parent.prototype;
    child.prototype = new ctor();
    child.__super__ = parent.prototype; return child;
};

我们来实际执行__extends(Programmer, _super);，看看到底发生了什么，在这里面，_super对应的值是父类People。

首先是第一个循环：

for (var key in parent) {
    if (__hasProp.call(parent, key))
        child[key] = parent[key];
}

__hasProp.call(parent, key)是用来判断key是否是parent本身定义的属性。这段代码是循环People里面所有的属性，如果是People本身定义的，就赋值到child里面去，它的目的是继承父类的类方法和属性。如果People.CLASS_NAME = "People";，那么结果就是Programmer.CLASS_NAME = People";，这样通过拷贝的方式，子类继承了父类的所有类方法。

然后是难懂的部分了，如何继承父类的对象方法呢？

首先给child生成一个prototype对象构造函数，在里面还会缓存child的构造函数constructor，这样child的child就可以通过调用它来执行父类的方法（实现了上面类定义部分的调用父类对象方法）：

function ctor() {
    this.constructor = child;
}

最顶层的父类People里面没有定义constructor，是因为js里面返回函数的对象构造函数，它本身的prototype里面就有constructor， console里面执行：People.prototype.constructor，返回的是：

function People(name) {
    this.name = name;
}

简单地说，child的prototype对象的prototype就是父类的prototype，这样，子类对象找一个方法的时候，如果在它自己的prototype，也就是ctor里面找不到对应的方法，就会在ctor的prototype里面寻找这个方法，然后就可以从父类里面找到了。这就是为什么要用new ctor()来创建一个prototype对象，这样才能形成一个prototype调用链：

ctor.prototype = parent.prototype;
child.prototype = new ctor();

以及上面提到的， __super__缓存了父类的prototype。

child.__super__ = parent.prototype;

这部分概念比较难懂，你可以把上面的部分多看几遍，好好思考一下，或者继续往下看，一次实际的调用是如何做的。

走一遍

上面是对代码本身的分析，要弄懂，我们还需要模拟执行一下，理清思路。

我们创建一个对象：p = new Programmer('halida');

如果需要找Programmer里面定义的方法，我们假设是coding吧，那么调用的过程是：

执行p.coding()。
在p对象里面找是否有coding。
在p的prototypenew ctor();里面找是否有coding。定义Programmer的时候，添加的方法（比如上面示例代码的hello）都是塞到它里面去的。
在prototype的prototype：Programmer的prototype里面找是否有coding。

这个是对象方法的执行，还有类方法的执行，相对比较简单。例如Programmer.CLASS_NAME：

在对象的prototype里面寻找CLASS_NAME。
在Programmer里面找是否有CLASS_NAME。

继承父类的时候，会拷贝出所有的父类方法，在子类定义的时候，如果定义了类方法，就会覆盖掉父类的类方法。

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