使用class()函数改变S4对象的“class”时会发生什么？

Question

如果我有一个S4类，比如：

setClass("MyClass",
     representation(
       data="data.frame",
       name="character"))

并将其实例化（比如说成obj），

obj <- new('MyClass', data=data.frame(1:3), name='An S4 class')

我将有以下表示:

An object of class "MyClass"
Slot "data":
  X1.3
1    1
2    2
3    3

Slot "name":
[1] "An S4 class"

到目前为止还不错。但是，如果我尝试使用以下方式更改“class”：

class(obj) <- "animal"

我现在理解

An object of class "animal"
<S4 Type Object>
attr(,"data")
  X1.3
1    1
2    2
3    3
attr(,"name")
[1] "An S4 class"

如果我尝试检查它是否仍然是S4类，则会返回true：

>isS4(obj)
[1] TRUE

到底发生了什么？为什么“slots”变成了属性？这还是一个S4类吗？

更新：

感谢详细的回答。只是想澄清一下，我并不希望这个代码能够正常工作或在实际场景中使用。我只是想更好地理解这种行为背后的机制。 此外，很难选择一个“最佳”答案（它们都非常出色），但是在SO的精神中，我必须选择一个。

- Rui Vieira

---

我认为你刚刚添加了一个类属性，并创建了一个混合的S3-S4对象。我不会信任任何打印方法，因为它们可能没有设计来处理这种奇怪的对象。 - hadley

Answer 1

S4将插槽作为属性实现。这通常对用户隐藏，但很容易被看到。

> attributes(setClass("MyClass", representation(x="integer"))())
$x
integer(0)

$class
[1] "MyClass"
attr(,"package")
[1] ".GlobalEnv"

稍微详细地说，我们有以下内容：

> .Internal(inspect(setClass("MyClass", representation(x="integer"))()))
@1fe4dfd8 25 S4SXP g0c0 [OBJ,NAM(2),S4,gp=0x10,ATT] 
ATTRIB:
  @1fe4dfa0 02 LISTSXP g0c0 [] 
    TAG: @23c8978 01 SYMSXP g0c0 [MARK,NAM(2)] "x"
    @1fe4df68 13 INTSXP g0c0 [] (len=0, tl=0)
    TAG: @2363208 01 SYMSXP g0c0 [MARK,NAM(2),LCK,gp=0x4000] "class" (has value)
    @1fd9f1b8 16 STRSXP g0c1 [NAM(2),ATT] (len=1, tl=0)
      @2e09e138 09 CHARSXP g0c1 [gp=0x61] [ASCII] [cached] "MyClass"
    ATTRIB:
      @1fd9fb20 02 LISTSXP g0c0 [] 
    TAG: @236cc00 01 SYMSXP g0c0 [MARK,NAM(2)] "package"
    @1fd9f278 16 STRSXP g0c1 [NAM(2)] (len=1, tl=0)
      @23cc938 09 CHARSXP g0c2 [MARK,gp=0x61] [ASCII] [cached] ".GlobalEnv"

这表明用于表示所有R对象的底层S表达式是一个带有属性列表的S4SXP。

通过使用S3-ism class<-，正如@hadley所指出的那样，你创建了一个混合怪物。class<-仅更新类属性，而不改变底层的S4SXP。当你打印对象时，它会使用类“animal”的对象的打印方法，可能是print.default。另一方面，isS4测试S表达式是否为S4SXP，它是这样的。所以你得到了一些东西...

通过实现相关的setAs函数，可以进行强制转换，使用`as(obj, "animal")`。

- Martin Morgan

Answer 2

询问什么是S4对象，有点棘手。如果我们采用R内部的定义，是的，它仍然是一个S4对象，因为S4位仍然被设置。

obj <- new('MyClass', data=data.frame(1:3), name='An S4 class')
attr(obj, 'class')
## [1] "MyClass"
## attr(,"package")
## [1] ".GlobalEnv"

obj2 <- obj
class(obj2) <- 'animal'
attr(obj, 'class')
## [1] "MyClass"

请注意，就内存表示而言，obj和obj2之间唯一的区别实际上在于与class属性相关联的package属性的缺失。我们可以通过调用以下方式来“修复”这个问题：

attr(class(obj2), "package") <- ".GlobalEnv"

但在这种情况下，我们也会得到同样“奇怪”的结果：

print(obj2)
## An object of class "animal"
## <S4 Type Object>
## attr(,"data")
##   X1.3
## 1    1
## 2    2
## 3    3
## attr(,"name")
## [1] "An S4 class"

所以让我们寻找负责打印obj和obj2的方法。在两种情况下，都是通过签名为ANY的show完成的。使用getMethod("show", "ANY")打印将我们派遣到showDefault函数。

而showDefault要做的第一件事情是：

...
clDef <- getClass(cl <- class(object), .Force = TRUE)
...

你看，getClass无法在GlobalEnv中找到animal的正式类定义。这就是为什么它调用show(unclass(object))，我们看到所有东西都作为属性显示（参见print(unclass(obj))）（编辑：为什么是属性：@MartinMorgan的回答中解释了）。

- gagolews

Answer 3

obj添加类属性'animal'后仍将作为S4对象运行，但请注意，在这种混合对象中更改插槽的值将失败，除非animal是具有相同名称插槽的定义S4类。此外，更改插槽值的操作还将删除任何不在animal中的插槽。

obj@data <- data.frame() # FAILS, animal not defined
setClass("animal", representation(data="data.frame"))
obj@data <- data.frame() # works, but drops name

正如@MartinMorgan所指出的，将一个S4类转换成另一个类的正确方法是使用setAs注册转换函数，然后对具有新类名称的对象调用as：

# define animal with the same slots
setClass("animal", representation(data="data.frame", name="character"))
# register conversion function
setAs("MyClass", "animal", function(from, to )new(to, data=from@data, name=from@name))
# new obj
obj <- new('MyClass', data=data.frame(1:3), name='An S4 class')
as(obj, 'animal')

- Matthew Plourde