在 smalltalk 中传递消息有什么特别之处答案

【问题标题】：What's so special about message passing in smalltalk在 smalltalk 中传递消息有什么特别之处
【发布时间】：2023-03-08 04:41:01
【问题描述】：

我正在介绍 Smalltalk。在 C++ 中，类中声明的函数可以被该类的对象调用，类似地，在 Smalltalk 中，一个关键字，称为消息，写在对象名称旁边。（知道的不多，但也想在这里问一下，是否有一个独特的方法来响应一个消息？）

基本上，在我幼稚的头脑中，这似乎只是语法风格上的不同。但是，我想知道在内部编译或内存结构方面，这种调用差异是否有意义。

提前致谢。

P.S：我向你们所有人鞠躬，感谢你们的时间和答案。非常感谢。

【问题讨论】：

不要将关键字与 Smalltalk 中的消息混淆。 Smalltalk 有少量保留关键字（取决于方言，通常为 5 或 6 个），其他所有内容都是在您可以修改的库中从对象发送到对象的消息。甚至像 + 这样的操作符也是发送到数字实例（不是原语，而是对象）的消息，第二个数字作为参数。 Smalltalk 的语法很简单，“对象消息”，结果始终是一个对象（因此您可以向结果发送另一条消息，等等）。有些符号有特殊含义；见wiki.c2.com/?SmalltalkSyntaxInaPostcard :-)

标签： smalltalk

【解决方案1】：

根本区别在于，在 Smalltalk 中，消息的接收者可以完全控制消息的处理方式。它是一个真正的对象，而不是具有对其进行操作的函数的数据结构。

这意味着在 Smalltalk 中您可以向 any 对象发送 any 消息。编译器对此没有任何限制，它都是在运行时处理的。在 C++ 中，您只能调用编译器知道的函数。

此外，Smalltalk 消息只是符号（唯一字符串），而不是 C++ 中内存中的函数地址。这意味着很容易以交互方式或通过网络连接发送消息。有一个perform: 方法可以让您根据其字符串名称发送消息。

一个对象甚至接收到它没有实现的消息。虚拟机检测到这种情况并创建一个Message 对象，然后发送messageNotUnderstood: 消息。同样，如何处理未知消息是对象的唯一责任。大多数对象只是继承引发错误的默认实现，但对象也可以自己处理它。例如，它可以将这些消息转发到远程对象，或将它们记录到文件等。

【讨论】：

所以基本区别在于 Smalltalk 是动态类型（在运行时检测类型错误，允许处理异常）而 C++ 是静态类型（在编译时检测类型错误）？
没有。基本的区别是 Message 在 Smalltalk 中是一个具体化的概念，而在 C++ 中，虚函数分派是隐式的。在 Smalltalk 中，您可以实现一个对象，该对象将接受带有任何类型参数的任何消息（如我回答的最后一段所述）。在 C++ 中没有办法做到这一点。错误处理只是其中一个应用程序，为远程过程调用编写通用代理是另一个，检测代码以进行运行时分析是另一个，等等。

【解决方案2】：

您在 C++ 中调用一个函数，因为在编译期间您知道将调用哪个函数（或者至少您在类层次结构中定义了一组有限的函数。

Smalltalk 是动态类型和后期绑定的，因此在编译期间您不知道要评估哪种方法（如果有的话）。因此，您发送一条消息，并且如果对象具有带有该选择器的方法，则对其进行评估。否则，会引发“消息不理解”异常。

【讨论】：

@JayK 我会将此评论“提升”为答案。请你这样做好吗？
我认为除了实现机制之外还有一个微妙的区别：当您考虑消息传递时，您不会考虑“全局上下文所有权”。当您调用一个函数时，该函数现在“拥有世界”。发送消息的感觉不同；您不希望接收消息的对象“接管”。这类似于操作数据结构的程序之间的区别；从概念上讲，任何函数都可以操作任何数据。这种心态会影响设计。我认为更好。
@LeandroCaniglia 这样做了。不过，现在对某些读者来说可能太长了。 ;-)
@BobNemec 很好。另见 Tim Rentsch (1982) 的 Object Oriented Programming；尤其是消息 pg 下的第三段。 54.
"...*在编译期间你知道哪个函数将被调用*..."：如果这是真的，C++ 不允许多态性（动态绑定），使它相当无用作为面向对象的语言。

【解决方案3】：

这里已经有了很好的答案。让我添加一些细节（最初，这部分是在评论中）。

在纯 C 中，每个函数调用的目标都是在链接时确定的（使用函数指针时除外）。 C++ 增加了虚函数，调用的实际函数是在运行时确定的（动态调度、后期绑定）。函数指针在某种程度上允许自定义调度机制，但您必须自己编程。

在 Smalltalk 中，所有消息发送都是动态分派的。在 C++ 术语中，这大致意味着：所有成员函数都是虚拟的，并且没有独立的函数（总是有一个接收者）。因此，Smalltalk 编译器从不*决定消息发送将调用哪个方法。相反，调用的方法由实现 Smalltalk 的虚拟机在运行时确定。

实现虚函数调度的一种方法是虚函数表。 Smalltalk 中的近似等价物是方法字典。但是，这些字典是可变的，与典型的虚函数表不同，后者由 C++ 编译器生成并且在运行时不会更改。所有 Smalltalk 行为（Behavior 是 Class 的超类）都有这样的方法字典。正如@aka.nice 在他的回答中指出的那样，可以查询方法字典。但方法也可以在 Smalltalk 系统运行时添加（或删除）。当 Smalltalk VM 调度消息发送时，它会在接收者的超类链的方法字典中搜索正确的方法。通常有适当的缓存以避免该查找的重复成本。

还请注意，消息传递是对象在 Smalltalk 中进行通信的唯一方式。两个对象不能访问彼此的实例变量，即使它们属于同一个类。在 C++ 中，您可以编写打破这种封装的代码。因此，消息发送在 Smalltalk 中是基础，而在 C++ 中它基本上是一个可选功能。

在 C++、Java 和类似语言中，还有另一种分派形式，称为函数重载。它仅在编译时发生，并根据调用站点上声明的参数类型选择一个函数。你不能在运行时影响它。 Smalltalk 显然不提供这种形式的调度，因为它没有变量的静态类型。尽管如此，它仍然可以使用诸如double dispatch 之类的成语来实现。其他语言，例如 Common Lisp 的 CLOS 或 Groovy，提供了更通用的 multiple dispatch，这意味着将根据接收者的类型和 runtime 来选择方法所有参数的类型。

* 一些特殊的消息如ifTrue:ifFalse:whileTrue:通常直接编译成条件分支并在字节码中跳转，而不是消息发送。但在大多数情况下，它不会影响语义。

【讨论】：

【解决方案4】：

这里有一些你在 C++ 中找不到的例子

在 Smalltalk 中，您通过发送消息（根据方言发送到超类或命名空间）来创建一个新类。

在 Smalltalk 中，您通过向编译器发送消息来编译新方法。

在 Smalltalk 中，通过发送消息来打开调试器以响应未处理的异常。所有的异常处理都是通过发送消息来实现的。

在 Smalltalk 中，您可以查询类的方法，或通过发送消息收集其所有实例。

更简单地说，所有控制结构（分支、循环等）都是通过发送消息来执行的。

一直是消息。

【讨论】：