为什么密封类的私有构造函数可以在子类中调用？

Question

Sealed class in Kotlin 只能有 private 构造函数。这意味着我们只能调用构造函数本身：

密封类不允许有非私有的构造函数（它们的构造函数默认是私有的）。

// `private` and `constructor()` are redundant.
sealed class Expr private constructor()

但是，当我们使用密封类时，子类必须继承密封类：

// Above Kotlin 1.1
data class Const(val number: Double) : Expr()
data class Sum(val e1: Expr, val e2: Expr) : Expr()

正如您在上面的代码中看到的，密封类的private 构造函数是在密封类本身之外调用的。子类实例化时，先调用父类（密封类）的构造函数，再调用子类自己的构造函数。它只是可见性修饰符的例外吗？

https://kotlinlang.org/docs/reference/visibility-modifiers.html#classes-and-interfaces

对于在类中声明的成员：private 表示仅在该类中可见（包括其所有成员）；

Answer 1

考虑以下代码：

open class A private constructor(var name: String){
    class B : A("B")
    class C : A("C")
}

上面的代码编译得很好，因为构造函数是在类 A 中调用的。 如果一个类 D 试图从 A 之外继承，它将无法编译。

class D : A("D") // Error: Cannot access '<init>': it is private in 'A'

正如页面上提到的Sealed class in Kotlin，

密封类可以有子类，但所有子类都必须在与密封类本身相同的文件中声明。 （在 Kotlin 1.1 之前，规则更加严格：类必须嵌套在密封类的声明中）。

似乎 kotlin 只放宽了嵌套类的要求。

因此，以下代码在 1.1+ 中可以正常工作，但在早期版本中会失败：

sealed class A(var name: String)
class B : A("B")
class C : A("C")

而在 1.1 之前的版本中需要以下代码，它尊重私有构造函数。

sealed class A (var name: String){
    class B : A("B")
    class C : A("C")
}

因此，允许在类之外（但在同一个文件中）密封类的私有构造函数可以被认为是使代码更清晰的增强。

Answer 2

您可以通过查看生成的字节码来了解发生了什么（您可以通过转到Tools -> Kotlin -> Show Kotlin Bytecode 然后在出现的窗格中选择Decompile 来做到这一点。）。将其反编译为 Java 会显示 Expr 类的以下代码：

public abstract class Expr {
   private Expr() {
   }

   // $FF: synthetic method
   public Expr(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
      this();
   }
}

所以是为Expr 类生成的非私有构造函数，带有一个特殊参数。然后，如您所料，如果您查看 Const 的反编译字节码，您会看到它调用了这个构造函数：

public final class Const extends Expr {
   public Const(double number) {
      super((DefaultConstructorMarker)null);
      this.number = number;
   }

   // other fields and methods ...
}

您仍然不能从 Kotlin 继承 Expr，因为 Kotlin 编译器知道它是文件中元数据的密封类，并且会尊重这一点。

至于 Java 客户端代码，你不能自己访问这个相同的构造函数，因为 DefaultConstructorMarker 在它所在的 kotlin.jvm.internal 包中是包私有的，所以即使你手动为它写出导入语句，编译器不会允许的。

我的猜测是包私有可见性可能只在编译时强制执行，这就是 Kotlin 编译器能够输出与上面的 sn-p 对应的字节码的原因（虽然不完全确定）。