R je objektově orientovaný jazyk.

Objekty však nejsou vlastní součástí definice jazyka, ale jsou vytvořeny v jeho rámci.

R má několik různých systémů objektů: S3, S4, Reference classes a další.

Zde se podíváme na nejdůležitější základy systému S3, který je nejpoužívanější a nejjednodušší.

Další systémy jsou popsané v AdvR.

Každý objekt má nějakou třídu.

Třída (class) popisuje

• strukturu dat objektu
• vztah k ostatním třídám objektů (v rámci dědičnosti)
• jaké funkce (metody) se volají při práci s objektem

Objekt třídy "člověk"

• obsahuje atributy: jméno, příjmení, výška, váha
• má definovány funkce pro výpočet BMI

Objekt třídy "manažer" dědí od třídy "člověk"

• obsahuje stejná data (může obsahovat i další, např. seznam podřízených)
• může využívat funkce se stejnými jmény (které však mohou být implementovány odlišně)

Třída "manažer" je potomek třídy "člověk".

Dědičnost vytváří hierarchii: potomci dědí vlastnosti a chování předků.

Pokud potomek nemá implementovanou nějakou funkci, pak se použije funkce jeho předka.

Systém S3 používá "generic function OOP".

V normálních OO jazycích patří objektu nebo třídě jak data, tak metody (funkce).

V R však objektu patří jen data a jméno třídy; metody patří tzv. generické funkci.

S3 nemá formální definici tříd proměnných.

Objekt se vytvoří tak, že se vytvoří nějaký základní typ objektu (většinou seznam) a nastaví se mu atribut class:

foo <- list()        # vytvoří prázdný seznam
class(foo) <- "foo"  # přiřadí mu třídu "foo"

Alternativně naráz pomocí funkce structure():

foo <- structure(list(), class = "foo")

Nyní je proměnná foo objekt třídy "foo":

class(foo)

## [1] "foo"

R nemá žádný mechanismus, který by kontroloval, zda je datová struktura objektu správná.

Již vytvořenému objektu je možné přidat nebo ubrat datové sloty i změnit jeho třídu (nedělejte to, pokud opravdu dobře nevíte, co děláte).

Aby se zajistilo, že je struktura objektu správná, je vhodné vytvořit konstruktor – funkci, která vytváří objekt:

human <- function(name, height, weight) 
    structure(list(name = name, height = height, weight = weight),
              class = "human")
adam <- human("Adam", 173, 63)

Dědičnost: atribut class je vektorem jmen několik tříd – zleva doprava od potomků k předkům:

manager <- function(name, height, weight, rank)
    structure(list(name = name, height = height, weight = weight, rank = rank),
              class = c("manager", "human"))
eva <- manager("Eve", 169, 52, "CEO")

class(eva)

## [1] "manager" "human"

c(manager = inherits(eva, "manager"), human = inherits(eva, "human"))

## manager   human 
##    TRUE    TRUE

Protože je většina objektů v S3 postavená pomocí seznamů, můžete získat hodnotu jednotlivých slotů objektů pomocí $:

str(eva)

## List of 4
##  $ name  : chr "Eve"
##  $ height: num 169
##  $ weight: num 52
##  $ rank  : chr "CEO"
##  - attr(*, "class")= chr [1:2] "manager" "human"

eva$rank

## [1] "CEO"

Stejně pojmenovaná (generická) funkce volá pro každý typ objektu jiný kód – uzpůsobený danému typu dat.

Příklad: print() – zatím se tiskne jako seznam:

print(adam)

## $name
## [1] "Adam"
## 
## $height
## [1] 173
## 
## $weight
## [1] 63
## 
## attr(,"class")
## [1] "human"

Funkce print() pro třídu "human":

print.human <- function(x)
    cat("*** Human ***",
        paste("Name:", x$name),
        paste("Height:", x$height),
        paste("Weight:", x$weight),
        sep = "\n")
print(adam)

## *** Human ***
## Name: Adam
## Height: 173
## Weight: 63

Protože třída "manager" je potomkem třídy "human", dědí její chování. To znamená, že pokud tato třída nemá definovanou svou metodu print(), pak zavolá metodu svého předka, třídy "human":

eva  # implicitně se volá funkce print.human

## *** Human ***
## Name: Eve
## Height: 169
## Weight: 52

Novou generickou funkci jde vytvořit takto:

bmi <- function(x)          # generická funkce
    UseMethod("bmi")

bmi.human <- function(x)    # metoda pro třídu "human"
    x$weight / (x$height / 100) ^ 2
bmi.manager <- function(x)  # metoda pro třídu "manager"
    "classified"

Nyní můžeme zjistit, jaký mají Adam a Eva BMI:

bmi(adam)

## [1] 21.04982

bmi(eva)

## [1] "classified"

(Bohužel, informace o BMI manažerů je tajná.)

Generická funkce může mít i implicitní metodu, která se použije v případě, že pro daný typ není žádná metoda k dispozici. Tato metoda se jmenuje default:

bmi.default <- function(x)
    "Unknown class"
bmi(1)

## [1] "Unknown class"

(Bez definování implicitní metody by předchozí řádek skončil chybou.)

Poznat, že je něco objekt v systému S3 není úplně snadné. Jsou tři možnosti:

is.object(eva) & !isS4(eva)

## [1] TRUE

pryr::otype(eva)  # funkce z balíku pryr

## [1] "S3"

Nebo se samozřejmě podíváte do dokumentace funkce, kterou používáte.

Většina objektů systému S3 je postavená nad seznamy, takže jejich strukturu zjistíte funkcí str() a složky získáte pomocí $:

str(eva)

## List of 4
##  $ name  : chr "Eve"
##  $ height: num 169
##  $ weight: num 52
##  $ rank  : chr "CEO"
##  - attr(*, "class")= chr [1:2] "manager" "human"

eva$height

## [1] 169

Metody, které patří dané generické funkci:

head(methods("print"))  # jen prvních 6 metod (zajistí funkce head())

## [1] "print.acf"     "print.AES"     "print.anova"   "print.aov"    
## [5] "print.aovlist" "print.ar"

Metody, které jsou k dispozici pro nějakou třídu:

methods(class = "human")

## [1] bmi   print
## see '?methods' for accessing help and source code

Nebo: apropos() s regulárním výrazem:

apropos(".*\\.human")

## [1] "bmi.human"   "print.human"

Nápověda ke generické funkci nemusí říct, jak se funkce používá pro danou třídu objektu – hledejte dokumentaci ke konkrétní metodě.

Příklad: odhad lineárního modelu je objekt třídy "lm".

help(plot)  # dokumentace ke generické funkci
help(plot.lm)  # dokumentace k metodě pro třídu lm

Detailnější informace o objektových systémech S3, S4 a ReferenceClass najdete v AdvR, kap. 7.