隨筆．關於類別

PixelCat31415
  2024-08-01 14:34:30 2024-08-01 14:34:30 Created   2025-07-25 03:04:11 2025-07-25 03:04:11 Updated    1.6k Words

OOP 已經不是什麼新概念了。我會的程式語言算一算可能有 C、C++、Python，勉強一點算上 Typescript，其中除了純 C 以外都有 class 這個關鍵字可以實做類別。我也曾經覺得我會用 class，至少用這些語言在語法層面上要實做一個最簡單的類別都不難。

某天我拿 Typescript 搞事情，發現我沒辦法回答一個好像很簡單的問題：類別是什麼？

我對類別的認識絕對是從 C++ 出發的，準確的說是從 C++ 的 struct 出發的。打競賽程式不時需要用到什麼資料結構像是線段樹或 BIT，我都喜歡用 struct 包起來，一方面保護命名空間，一方面喜歡把資料結構當成是一個黑盒子物件來用。C++ 的 struct 可以裝成員變數、方法，還可以繼承，跟 class 的界線淡到難以察覺1。

而 struct 又是什麼？大一下修 DSA 寫純 C 有更深的體會：純 C 的 struct 沒有方法沒有任何物件要素，就只是把一些資料綁一起讓你一整捆帶著走。對 C 來說，struct 就只是一塊稍微大塊一點的記憶體，而你賦予這塊記憶體裡面每一個部份不同的意義。每一個變數都只是一塊記憶體，是變數的型別讓編譯器知道該如何對待這塊記憶體，讓每個位元組合出有價值的資料而不再只是一串 01 數字

這種想法也可以放在指標上。指標本質上就是一個數字，代表記憶體裡的一個位置，但沒辦法表達那個位置的資料究竟表示什麼。你可以用兩個數字精確標上地球上任意一個點的經緯度，卻沒辦法用兩個數字就展現那個位置的地貌和生態系。讓數字升級成資料的方法只能使用型別，讓編譯器和我（碼農）了解，這邊的 24 個 byte 是六個整數，那邊的 24 個 byte 卻代表一個裝著十萬個整數的 vector。也因此你當然可以隨便 cast 指標的型別，只是對錯的資料做同樣的事情，就像把一頭獅子當貓咪來擼，就不保證不會出事了。

所以我心目中的類別是一種型別—如果有一塊記憶體是這種型別，那我知道裡面的每一個部份代表什麼、還可以對這塊記憶體做一些特別的事情。

Python 呢？

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>>> class C:
...   def __init__(self):
...     self.owo = 48763
... 
>>> type(C)
<class 'type'>
>>> C = lambda x: x * 2
>>> type(C)
<class 'function'>

類別確實是一種「型別」，但是應該說他是一個變數，這個變數的型別是「型別 <class 'type'>」。好的可以理解，因為在 python 裡面連函數、類別都裝在變數裡面，這些變數一樣可以被重新裝進任意型別的資料，做類別或函數宣告跟造一個類別或函數存進這個變數是一樣意思。

C/C++ 裡面函數雖然也是一塊記憶體（裝著一段機器碼的記憶體），也可以用指標找到，但是他們跟一般變數有地位上的區隔。.text 區段在你編譯下去的那個瞬間就不能改了（通常情況下），那是編譯器的地盤。

無妨，我依然更加確信類別是一種型別。

直到我遇見 Typescript。

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class C {
    constructor(public owo: number) {}
}
console.log(C, typeof C);

const f = () => { return 48763; };
console.log(f, typeof f);

雖然 Typescript 的類別和函數也是裝在變數裡面，不過這次不能把別的東西裝進類別 C 了，因為 Typescript 不喜歡，很好我太喜歡這個設計了，比隔壁 python 合理多了。但是看看這個輸出。

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$ npx ts-node main.ts
[class C] function
[Function: f] function

class 是 function！

我要用更大的版面來表達我的震驚與頓悟、瞠目結舌與不可思議、信念的崩塌與對自我的質疑，以及我寫下這整篇感言的唯一契機。

Typescript 覺得，類別是函數！

Typescript 覺得，或者說 Javascript 覺得，類別就是一個函數，這個函數會吐一個物件回來給你。其實沒什麼好震驚的，每個 Javascript 新手教程一定會有幾篇跟你解釋工廠模式和原形鍊，說 new 實際上只是幫你呼叫這個函數造一個物件還你；class 語法也只是語法糖，沒有類別這件事，原形和工廠才是 Javascript 所有物件的基礎。

但這讓型別和變數的分野一時變得有點模糊。寫這個類別的名字，到底是指一個型別，還是一個函數？

一開始寫 Typescript 用 class 覺得特別親切，跟寫別的語言沒什麼區別，無縫接軌；仔細一讀才發現哪裡是無縫接軌，根本就是曲折坎坷。可能學什麼都像這樣吧，一開始不會，後來覺得會了，然後又發現其實不會，在會和不會之間來回折返踉蹌往前走。

工廠和原形展現一種不同的哲學，甚至不存在其他語言裡類別的概念。說到底 Javascript 所有物件的型別都是 Object，跟其他語言不同，甚至 Python 的物件至少都有各自的型別，或許這也是為什麼在其他語言中見不到 Object.defineProperty() 這麼特別的語法的原因。

為什麼同樣的 class 這個字在不同語言要有不同的意義？也許原本 Javascript 設計的時候根本沒有 class 的概念，只是其他語言都有，所以把 Javascript 裡面類似的概念包裝成 class。就像在歐洲吃一桌台灣菜，很好吃，很有台灣味，但你還是嚐出了異鄉的味道。

想到這裡我只覺得設計每一種程式語言的人都是天才。

  1. 1.每次我想到 struct 和 class 都會回來複習 這篇 stackoverflow↩
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