方法多态与Duck typing；C#之拙劣与F#之优雅

文 / 李博（光宇广贞）

方法多态与类型多态

       了解 OOP 的同学对类型多态都很熟悉了。话说，类型多态之多态便体现在方法上，那方法多态又是嘛玩儿？类型多态之类型指的是对像的类型，其方法是受对像约束的。方法多态便是不受对像类型约束的多态。具体区别在：

1. 方法多态无需继承；类型多态必须实现接口或类继承。
2. 方法多态不管你是谁，只在乎你能干嘛；类型多态讲究你出自何门何派。
3. 方法多态的对像兼容性只需其实现运行期被实际调用的方法部分；类型多态的对像兼容性要求 A is-a B，也即不管用得着用不着，只要你拜了师傅，就得全部实现。

Duck typing 与方法多态

       Duck typing 是种动态语言的程序设计风格，用以实践方法多态。概念提出者 James Whitcomb Riley 同学如是说：

       当看到一只鸟走起来像鸭子，游起泳来像鸭子，叫起来也像鸭子，那这只鸟就可以被当做鸭子。

       Duck typing 并不关注对像的类型，而是关注其表现。我们让某个对像去“走两步儿”，去“游两下”，去“叫两声”；若对像无法完成指定动作，则抛出运行时异常——它是运行期检查的。Duck typing 没有任何静态检查，如类型检查、属性检查、方法签名检查等。Guido van Rossum 同学认为，Duck typing 的安全性依赖良好的文档、清晰的代码和完备的测试。举一个 Python 语言的例子：

图一

       代码言简意赅。鸭子和人两种动物都会 Quack，于是均可传入 CheckAsDuck 方法处理。CheckAsDuck 只管丫会不会鸭叫，才不管丫是什么东西。而这种做法在 OOP 思想里是不可理喻的。

Duck typing 引发的严重问题

       Duck typing 表现了动态语言的程序设计思想，其与静态语言强调的类型检查不同之处在于：动态语言假设你会做某个动作，运行时可能会发现你其实做不来；静态语言必须运行前就得确定你能否做得来。Duck typing 更像是种协议，体现着开放与自由——我们欢迎你来参与，希望你能遵守彼此的协约；若你违背或没能完成指定安排，代价就是运行时异常。而静态类型检查更像是种约束，架了道门槛儿——想进来？先看自己够不够格儿！

       开放与自由的代价便是运行期风险，一只残废的鸭子和一只被误当成鸭子的恐龙都会造成程序崩溃，见如下 Python 示例：

图二

       小鸭子是只没长成的鸭子，还未实现 Sb 方法，因此被 try-except 块赶出了鸭群；与此同时，恐龙成功模仿鸭子的全部行为被误当成鸭子放行，造成程序崩溃。Python 的异常处理机制简直就是一条“马其诺防线”，损己不利人。你也不能怪恐龙故意捣乱，人家的 Sb 方法定义是用在别处的，只不过其 Fck 方法定义给你用的，是你误把丫当成鸭子强拽过来的，恐龙很冤枉。这个陷阱只能人为规避，动态语言自身无力预防。

C# 的轻薄、无能、无赖和变态

       像 Python 等动态语言那样“撒鸭子”不管的放纵并不理想；静态语言中说起强类型约束 C# 典型。如图一示例，要是用 C# 怎么写 CheckAsDuck 方法？从 OOP 视角需要 Person 类与 Duck 类“发生关系”……二者可均派生自会 Quack 的 QuackAnimal 类，或可均实现有 Quack 方法的 IQuack 接口。选择派生自基类的设计基本不容考虑，光单继承这点就受不了；选择实现接口的设计看似轻便实则臃肿，见如下示例：

       人就是比鸭和猫能耐大，要求既可被 CallFck 又可被 CallSck，于是，接口污染。

       为何用 C# 举例呢？因为 OOP 家族中 C# 太典型了。C# 是 OOP 语言中的春哥纯爷们儿！C# 说，咱就是拿纯正 OOP 体质和你丫动态语言刚正面，就是不信邪。Rush 失败，咱有反射（Reflection）技术做后招儿，如图五；到了 C# 4.0，咱也会玩儿动态（dynamic），如图六：

       C# 看似丰满，实则虚胖。C# 背后，对像林立，壁垒森严。C# 内个体间交互通信的成本高。反射最贵。而 C# 4.0 里的 Dynamic 本质上不过是给反射包了层糖衣而已。动态语义与 OOP 哲学本身就不相容。看着好就不顾自身体质硬上，C# 未免轻薄。《函数式编程之 CPS》文末也提到 C# 3.0 引入 Lambda 是只得其表，不得其里。如今又强奸动态语义壮阳，有点粉饰其 OOP 体质之无能的味道。

       按说，C++ 不需要反射么？C++ 人家有指针呐！俗话说：“指针可以扎透一切！”C++ 的矛利过 C# 的盾。故而 C# 与指针不共戴天。那 unsafe 块儿呢？尴尬啊！C# 啊，春哥哪是这么好当的……

       我们能规避反射实现方法多态么？做不到。OOP 体质的症结在哪儿？症结在 OOP 语言中，函数根本就没地位。C# 里唯一有地位的就是对像。没有游离于对像之外的方法，独立的方法也需要委托对像去封装。一方面，C# 的强类型约束被高架在对像层面，不可能透过对像直接操作其内部的方法；另一方面，C# 使用反射如动态语言一般将方法检查扔给了运行时，这叫玩儿无赖。其作派总结一句话便是：乖乖让我折磨你，想摆脱凌辱就流放你。本质上，这是在强类型与无类型之间两极变脸，或者变性。C# 不愧是 OOP 家族的春哥纯爷们儿，已是男女不分。

F# 优雅实现方法多态

       动态语言放纵，OOP 语言无能，其中还有 C# 语言玩变态。我们不过是想找一门语言，其方法多态的实现既不受折磨，又确保安全。函数也是具类型的，其类型由参数表与返回类型决定。故而我们希望可以直接针对函数执行静态类型检查。函数式语言中，函数地位显赫。此刻 F# 挺身而出，替我们实现：

图七

       F# 中 18 行 inline 和 19 行 ^ 联袂，直接对参数 duck 对像的成员函数进行静态类型检查。23 行猫不能通过检查，因为其 Fck 成员函数类型不合格。24 行狗不能通过检查，因为其没有 Fck 成员函数。

       至于 F# 中 inline 与 ^ 算符如何联袂完成操作，不在本文的讨论范围，想对 F# 了解更多，请查阅《F# 手册》和《F# 静态解析变量类型》。

       所属分类：C#.net、F#.net、计算机技术杂文