Subsumption と 動的 dispatch

• サブクラスは、スーパークラスにある定義を再定義することを 避ける便利なメカニズムである。
• 以下の定義を考える。 var myCell: InstanceTypeOf(cell):=new cell;
  var myReCell:InstanceTypeOf(reCell):=new reCell;
  procedure f(x: InstanceTypeOf(cell)) is ... end;
  
• また、上の定義のスコープ内で以下のコード断片を考える。 myCell := myReCell;
  f(myReCell);
  
• 両コードとも Pascal のような言語では illegal である。オブジェクト指向 言語では、以下でいう (サブタイプ) polymorphism により、 legal となる。
  もし c' が クラス c のサブクラスであり、 o' が c' のインスタンスの時、 o' はクラス c の インスタンスとなる。
• タイプチェッカの立場からは以下のようになる。
  (1) もし c' が c のサブクラスならば o':InstanceTypeOf(c') そのため o':InstanceTypeOf(c)。
• サブタイプ関係($<:$)(反射、推移律が成立)を定義する( InstanceType に対して)。
  (2) もし $a:A$、$A<:B$ ならば $a:B$
  (3) $InstanceTypeOf(c')<:InstanceTypeOf(c)$ ならば $c'$ が $c$ のサブクラスであることが必要十分。
• (2) と (3) から (1) を導くことができる。
• (2) を subsumption といい「サブタイプ関係の性質」である。 「値は、タイプ $A$ から $B$ に subsume された」という。
• (3) は、(あえていうならば) 「サブクラスはサブタイプである」ということが できる。また、「継承はサブタイプである」という特性ということもできる。 より最近のクラスベース言語では、「継承はサブタイプでない」を適用した アプローチもある(後述)。
• subsumption の導入により、メソッド呼び出しの意味を再考察しなければ ならない。 procedure g(x: InstanceTypeOf(cell)) is
     x.set(3);
  end;
  g(myReCell);
  
• $g$ の呼び出し時に x.set(3) の意味を決定しなければならない。 $x$ の(宣言時の)タイプは、 InstanceTypeOf(cell)、値は myReCell (クラス reCell のインスタンス)。メソッド set は、 クラス reCell の中で override されているので、以下の 2 つの可能性 がある。
  静的 dispatch: x.set(3) は cell の set を実行する。
  動的 dispatch: x.set(3) は reCell の set を実行する。
• 静的 dispatch では、コンパイル時の( xの) 値をもとにしている。
• 動的 dispatch では、実行時の値をもとにしている。
• InstanceTypeOf(reCell) は、 g(myReCell) 呼び出し時の 「真のタイプ」であるという。
• 動的 dispatch は、全てのオブジェクト指向言語で採用されている。 各オブジェクトは自立的に、どのように振る舞うかを知っており、 コンテキストではオブジェクトを examine する必要がなく、 適用すべき演算を決定する。
• 動的 dispatch での興味深い結論として、「subsumption は、 オブジェクトに対して、実行時の影響ははない」ことである。例えば、 InstanceTypeOf(reCell) から InstanceTypeOf(cell) への subsumption は、付加 attribute を切り捨てた ( backup と restore) 「強制」であり、動的 dispatched 呼び出し $set$ は fail する。