混入与继承

本课属于 Coddy Lua 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 53 课，共 70 课。

你已经学会了两种共享行为的方式：继承通过原型链建立“是一个”的关系，而混入会将函数直接复制到类中。那么，应该在什么时候使用这两种方式呢？

当对象共享一种基本身份时，使用继承。Bird 是一种 Animal。让 Bird 继承动物的核心行为是合理的，比如 :eat() 或 :sleep()。这种关系是永久的，并定义了对象的本质。

当你想添加一种不会定义对象核心身份的能力时，可以使用混入。

并非所有鸟都会飞：企鹅和鸵鸟都是鸟，但它们不会飞。飞行是一种能力，而不是鸟类的定义特征。Flyable 混入类可以让你为需要飞行能力的鸟添加飞行功能，而不强迫所有鸟都具备这种能力。

这两种方法可以协同工作。这里，Eagle 和 Penguin 都继承自 Bird，只有 Eagle 会获得这个混入：

-- Bird 继承自 Animal（is-a 关系）
local Bird = {}
Bird.__index = Bird
setmetatable(Bird, {__index = Animal})

-- Eagle 和 Penguin 都是鸟
local Eagle = setmetatable({}, {__index = Bird})
Eagle.__index = Eagle
local Penguin = setmetatable({}, {__index = Bird})
Penguin.__index = Penguin

-- Flyable 是一种能力（混入）
local Flyable = {}
function Flyable:fly()
    print(self.name .. " soars through the sky!")
end

-- 只将混入应用于会飞的鸟
applyMixin(Eagle, Flyable)

鹰可以调用 :fly()。企鹅不行：fly 不在 Penguin、Bird 或 Animal 中，因此 penguin:fly() 会报错。如果改为将混入应用于 Bird，就会把 fly 复制到所有鸟类中，包括企鹅。

挑战

简单

让我们构建一个小型生物生态系统，来演示何时该使用继承，何时该使用 mixin！你将创建一个 Animal 基类、一个继承自它的 Bird 类，以及一个 Swimmable mixin，因为虽然所有鸟都是动物，但并不是所有鸟都会游泳。

你将把代码分成 4 个文件：

Animal.lua：创建 Animal 基类，并通过构造函数 :new(name) 保存名称。添加一个 :eat() 方法，打印 {name} is eating。这代表所有动物共有的核心特征。
Swimmable.lua：创建一个 mixin，其中包含 :swim() 方法，用于打印 {self.name} is swimming。游泳是一种能力，并不是所有生物都会游泳，因此它不应该属于继承链的一部分。
Bird.lua：创建一个继承自 Animal 的 Bird 类。构造函数 :new(name) 应该调用父类构造函数。添加一个 :chirp() 方法，用于打印 {name} chirps!。这是鸟类特有的行为。不要把游泳能力放进 Bird：并不是所有鸟都会游泳。
main.lua：在这里编写辅助函数 applyMixin(target, mixin)，它会把 mixin 中的每个函数复制到目标对象中。读取鸟的名称，以及它是否会游泳（yes 或 no）。创建一个 Bird 对象，如果它会游泳，就只对这只鸟应用 Swimmable mixin。接着调用 :eat()（继承自 Animal）和 :chirp()（Bird 自己的方法），并且只有当这只鸟有 :swim() 方法时才调用它（if bird.swim then）。

你会收到两个输入：

鸟的名称（一个字符串）
鸟是否会游泳：yes 或 no

如果鸟会游泳，输出应为：

{name} is eating
{name} chirps!
{name} is swimming

如果鸟不会游泳，输出应为：

{name} is eating
{name} chirps!

例如，如果输入是 Duck 和 yes，输出应为：

Duck is eating
Duck chirps!
Duck is swimming

如果输入是 Sparrow 和 no，输出应为：

Sparrow is eating
Sparrow chirps!

这个挑战展示了关键区别：Bird 是一种 Animal（继承），而游泳是一种可选的能力（mixin）。由于 mixin 只会添加到会游泳的鸟身上，不会游泳的鸟根本没有 swim 方法。

亲手试试

-- main.lua：入口文件，创建一只鸟并展示它的能力

-- 将 mixin 应用到类或单个对象的辅助函数
local function applyMixin(target, mixin)
    -- TODO：将 mixin 中的所有函数复制到 target

end

local Bird = require('Bird')
local Swimmable = require('Swimmable')

-- 读取输入
local name = io.read()
local canSwimInput = io.read()

-- TODO：使用输入的名字创建一个 Bird 实例

-- TODO：如果输入是 "yes"，只将 Swimmable mixin 应用到这只鸟

-- TODO：调用从 Animal 继承的 eat()

-- TODO：调用 Bird 自己的 chirp() 方法

-- TODO：只有这只鸟有 swim() 方法时才调用它