Теория: Динамическая диспетчеризация

Для лучшего понимания ООП и конкретно полиморфизма, полезно разбираться в том, как оно работает внутри языка. Для этого нужно познакомиться с понятием динамическая диспетчеризация.

Когда в коде встречаются обычные функции, то всегда можно однозначно сказать где они определены. Для этого достаточно посмотреть импорты.

<?php

use function Funct\union;

union($data1, $data2);

С методами все сложнее. Глядя на вызов метода, нельзя однозначно сказать, откуда он пришёл. Это зависит от типа объекта у которого он вызван. Полиморфизм подразумевает подмену объектов, а значит одна и та же строчка кода может вызывать разные методы (но имеющие одинаковые имена), в зависимости от пришедшего объекта.

Полиморфизм в PHP, как и во многих других языках, реализуется с помощью динамической диспетчеризации. Это механизм, который занимается выбором необходимой реализации метода. Рассмотрим его работу на примере. Ниже показана функция, которая ожидает что на вход ей передаётся объект с методом getName() и печатает его на экран.

<?php

function printName($obj)
{
    echo $obj->getName();
}

printName(new User(['name' => 'Mike']));

1. new User(['name' => 'Mike']) – С точки зрения PHP-программиста, она создает объект, но внутри PHP объектов нет. Это обычная структура данных на Си. Она хранит в себе данные объекта и некоторую метаинформацию. К ней, например, относится текущий класс. Именно так PHP определяет, какой объект к какому классу относится. С другой стороны, в этой структуре нет методов. Они хранятся отдельно.
2. $obj->getName() – Вызов метода, запускает механизм диспетчеризации. Первым делом он выясняет какой класс у данного объекта. Затем проверяет список методов относящихся к этому классу и ищет среди них getName(). Если метод существует, то он вызывает именно его.

Технически этот процесс можно представить так:

<?php

// Что происходит во время вызова: $obj->getName() => callMethod($obj, 'getName')
function callMethod($this, $methodName, $args) // функция-диспетчер
{
    $className = $this['className'];
    // Специальная функция, которая хранит список классов и связанных с ними методов
    $methods = getClassMethods($className);
    // Берём нужный метод и вызываем его
    $method = $methods[$methodName];
    if ($method) {
      return $method($this, ...$args);
    } else if (isset($methods['__call'])) {
      // Если метод не найден, но есть магический метод __call то вызываем его
      return $methods['__call']($this, ...$args);
    }

    throw new \Exception('No method error');
}

Этот код содержит очень интересные детали. Во-первых, методы это логическое понятие. Внутри языка это обычные функции. Во-вторых, список классов и методов хранится в обычной структуре данных, называемой виртуальной таблицей. Именно по ней ведет поиск функция getClassMethods. В-третьих, $this - это наша исходная структура данных (мы получили, ее когда делали new User()), которая передается первым параметром. Другими словами, $this это синтаксически скрытый, первый параметр функций, называемых методами.

Среди популярных языков, есть как минимум один, который не скрывает этот факт. В Python первый параметр любого метода называется self (который играет ту же роль, что и $this в PHP). Создатели языка резонно посчитали, что его не стоит прятать от программистов, иначе у них возникает ощущение волшебства происходящего.

class Shark:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def swim(self):
        # Reference the name
        print(self.name + " is swimming.")

    def be_awesome(self):
        # Reference the name
        print(self.name + " is being awesome.")

Подобная диспетчеризация называется одиночной. Так как она опирается ровно на один параметр структуры – её класс. В других языках, которые тоже имеют поддержку ООП, но без классов, встречается мультидиспетчеризация. В этих языках функцию-диспетчер можно написать самому под конкретную полиморфную задачу. Такой подход намного более мощный и позволяет получить большее меньшим количеством кода. К таким языкам, например, относится Clojure.