R 中“属性”和“类”的典型用例是什么？

Question

来自高级 R 第 3.3 节：

您可能已经注意到，原子向量集不包括许多重要的数据结构，例如矩阵、数组、因子或日期时间。这些类型是通过添加属性构建在原子向量之上的。

来自高级 R 第 3.4 节：

最重要的向量属性之一是类，它是 S3 对象系统的基础。拥有类属性会将对象转换为 S3 对象，这意味着当传递给通用函数时，它的行为将与常规向量不同。每个 S3 对象都构建在基本类型之上，并且通常在其他属性中存储附加信息。

因此，我想说，“阶级”不仅仅是“属性”。另一方面，它似乎data.frame可以充当attribute但实际上并非如此class。那么典型的用例是什么？（当然，我可以查看现有代码。但这感觉更像是糟糕的逆向工程，而不是“知道你在做什么”）

示例：我应该使用

mydata <- c(1:10)
attr(mydata, "x") <- "x-attribute"
attributes(mydata)
# $x
# [1] "x-attribute"

或者

mydata <- c(1:10)
class(mydata) <- "x"
class(mydata)
# [1] "x"
attributes(mydata)
# $class
# [1] "x"

在后一种情况下，

print.x <- function(x) print.default(paste0("This is ", paste(x, collapse = " / ")))
plot.x <- function(x) plot.default(rep(1, length(x)), x, xlab = "great", main = "x")
print(mydata)
# [1] "This is 1 / 2 / 3 / 4 / 5 / 6 / 7 / 8 / 9 / 10"
plot(mydata)

按预期工作。但哪个“更好”呢？

属性data.frame似乎没有用：

mydata <- c(1:10)
attr(mydata, "x") <- "x-attribute"
attr(mydata, "y") <- data.frame(x=c(1, 2), y=c(3, 4))
attributes(mydata)
# $x
# [1] "x-attribute"
# 
# $y
# x y
# 1 1 3
# 2 2 4

（无法使print.???或plot.？？？工作......）

Answer 1

“class”属性决定通用方法调度。数据框的“class”属性设置为字符串“data.frame”，这使得诸如 之类的通用函数format甚至print数学运算符可以将其与数值向量等不同地对待。

类以外的属性以不同的方式使用，通常用于存储类正常工作所需的信息，但在不需要时可以对用户隐藏。

例如，分组tibble具有存储为属性的向量row.names，列名称存储为属性内的字符向量，以及存储在 tibble 内的组作为名为 的属性groups。后者是作为属性存储并执行有用工作的数据框的一个很好的示例。

as_tibble(iris) %>% group_by(Species) %>% attr('groups')
#> # A tibble: 3 x 2
#>   Species          .rows
#>   <fct>      <list<int>>
#> 1 setosa            [50]
#> 2 versicolor        [50]
#> 3 virginica         [50]

此属性通常对最终用户隐藏，因为它不是由 tibble 的print方法打印的，但它对于分组 tibble 正常工作至关重要。

很容易设置一个示例来展示如何在单个对象中使用类和其他属性。假设我们希望能够在对象创建时为其添加时间戳，以便它保留其创建日期的记录，但我们不希望用户看到它，除非他们特别要求。

首先，我们有一个类创建器（顺便说一句，这可能是创建类的最佳方式，而不是简单地设置类属性）

timestamp <- function(x) {
  structure(x, created_on = Sys.Date(), class = c('timestamp', class(x)))
}

现在我们创建一个不显示时间戳的打印方法。

print.timestamp <- function(x) {
  attr(x, 'created_on') <- NULL
  class(x) <- class(x)[-1]
  NextMethod()
}

最后，我们可以创建一个小通用函数来检查创建的对象的时间戳。如果对象没有时间戳，则应返回错误：

creation_date <- function(x) UseMethod('creation_date')

creation_date.default <- function(x) stop('No timestamp on this object')

creation_date.timestamp <- function(x) {
  attr(x, 'created_on')
}

现在测试一下，我们可以创建一个带有时间戳的对象，它看起来与无时间戳的对象完全一样：

object <- timestamp(1:10)

object
#> [1]  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10

但在雷达之下，它包含该对象可能需要按预期运行的其他有用信息：

creation_date(object)
#> [1] "2022-09-30"