使用 S3 为“+”方法模拟多个调度 - 可能吗？

Question

我有两个类（a 和 b），我想为它们定义 + 方法。 对于这两个类的四种可能组合，我需要不同的方法，即：

a + a  method 1
a + b  method 2
b + a  method 3
b + b  method 4

我知道我可以使用 S4 进行多次调度，但我想知道是否有办法使用 S3 来模拟这种行为。我的方法如下：

a <- "b"
class(a) <- "a"

b <- "e"
class(b) <- "b"

Ops.a <- function(e1, e2){
  if (class(e1) == "a" &
      class(e2) == "a")
    print("a & a")
  if (class(e1) == "a" &
        class(e2) == "b")
    print("a & b")
  if (class(e1) == "b" &
        class(e2) == "a")
    print("b & a")
  NULL
}

a + a
a + b
b + a

所有这些都可以正常工作，但是当然没有定义以下内容。

b + b

现在为了讨论这个案例，我添加了另一个方法定义。

Ops.b <- function(e1, e2){
  if (class(e1) == "b" &
        class(e2) == "b")
    print("b & b")
  NULL
}

这将导致b + b 工作，但现在a + b 和b + a 方法不一致，会导致错误。

> a + b
error in a + b : non-numeric argument for binary operator
additional: warning:
incompatible methods ("Ops.a", "Ops.b") for "+"

有没有办法使用 S3 正确定义所有四种情况？

Answer 1

您可以通过将+.a 和+.b 定义为相同的函数来实现。例如：

a <- "a"
class(a) <- "a"
b <- "b"
class(b) <- "b"

`+.a` <- function(e1, e2){
  paste(class(e1), "+", class(e2))
}
`+.b` <- `+.a`

a+a
# [1] "a + a"
a+b
# [1] "a + b"
b+a
# [1] "b + a"
b+b
# [1] "b + b"

# Other operators won't work
a-a
# Error in a - a : non-numeric argument to binary operator

如果你定义了Ops.a和Ops.b，它也会定义其他操作符的操作，可以通过函数中的.Generic来访问：

##### Start a new R session so that previous stuff doesn't interfere ####
a <- "a"
class(a) <- "a"
b <- "b"
class(b) <- "b"

Ops.a <- function(e1, e2){
  paste(class(e1), .Generic, class(e2))
}

Ops.b <- Ops.a

a+a
# [1] "a + a"
a+b
# [1] "a + b"
b+a
# [1] "b + a"
b+b
# [1] "b + b"


# Ops covers other operators besides +
a-a
# [1] "a - a"
a*b
# [1] "a * b"
b/b
# [1] "b / b"

更新：我在玩这个时发现的另一件事。如果你把它放在一个包中，你会得到“非数字参数”错误和“不兼容的运算符”警告。这是因为 R 仅适用于多个运算符，前提是它们是完全相同的对象，在内存中具有相同的地址 - 但不知何故，在构建和加载包时，这两个函数失去了这个确切的身份。 （您可以使用pryr::address() 进行检查）

我发现有效的一件事是在加载包时显式注册 S3 方法。例如，这将进入您的包中：

# Shows the classes of the two objects that are passed in
showclasses <- function(e1, e2) {
  paste(class(e1), "+", class(e2))
}    

.onLoad <- function(libname, pkgname) {
  registerS3method("+", "a", showclasses)
  registerS3method("+", "b", showclasses)
}

在这种情况下，这两个方法指向内存中完全相同的对象，并且可以正常工作（尽管有点小技巧）。

Answer 2

你不能使用那个策略。正如您在帮助（Ops）页面中发现和记录的那样，这是特别禁止的。

"如果只为一个参数找到一个方法或为两个参数找到相同的方法，则使用该方法。如果找到不同的方法，则会出现有关“不兼容方法”的警告：在这种情况下或如果没有方法发现任一参数都使用了内部方法。”

因此，您需要将所有案例放入同一个方法中。 （经过测试，确实成功了。）

Answer 3

如果只调用具有相反参数的运算符呢？

Ops.b <- function(e1, e2){
  if (class(e1) == "b" &
        class(e2) == "b")
    print("b & b")
  if (class(e1) =="b" & class(e2)=="a")
    e2+e1
  NULL
}

但我强烈建议使用适当的多重调度，因此为此使用 S4。看 Combining S4 and S3 methods in a single function 和 Adding S4 dispatch to base R S3 generic.