Vala中的类型系统简介

Vala语言的类型系统较为多样，可能会让初学者感到困惑，但其实部分内容只是为了减小性能开销，表现上并没有太多区别（对于初学者只用struct和继承自GLib.Object的class其实就行了）。笔者在此对Vala中的类型系统进行简单介绍，可以用来了解那些不常用的类在什么时候有用QwQ。

Vala中的类型

继承自GLib.Object的类
非对象类
紧凑类
不透明紧凑类

以及类似物：

结构体struct

如上文所述，初学者没有必要全部掌握，只需要会使用继承自GLib.Object的类以及结构体struct即可，其他的则主要是从性能角度考虑，往往在功能上有所缺失，继承自GLib.Object的类的特性最为丰富。

主要区别因素

class与struct
- Vala显式区分class与struct。struct与class在Vala中的本质区别是struct在栈上调用，通过拷贝值进行传递，而class在堆上调用，通过指针进行传递
是否在GObject类型系统中注册
是否继承自GLib.Object基类

访问权限

Vala的访问权限修饰符与C#类似：

public: 没有访问限制
private: 访问仅限该类（在没有访问修饰符时默认）
protected: 访问仅限该类及继承自该类的子类
internal: 访问仅限同一个程序集

在某些为了性能而舍弃了一定完备性的类型系统中，部分访问修饰符不能使用。

结构体（`struct`）

结构体在Vala中通过值进行传递，Vala的结构体下可以拥有字段，也可以拥有方法、属性，但结构体的字段的访问控制默认且只能为公开（public），如果设置为其他修饰符，编译器会报出警告，并忽略这里的修饰符。但是，结构体的属性与方法仍然不受此限制，可以设定其访问修饰符。

结构体struct均不是GObject类型系统的一部分。

类（`class`）

类在Vala中通过指针进行传递，且在Vala中有多个种类。笔者在此逐一介绍。

继承自`GLib.Object`的类

一般使用的类型系统，支持Vala中类型系统的全部特性，但性能开销相对较大（一般情况下类创建/销毁并不是性能瓶颈，仍非常快）。定义时，必须要显式指明从GLib.Object或者GLib.Object的子类继承，即使是从GLib.Object继承时class Foo : GLib.Object的基类指定仍然不可省略。

非对象类

非对象类是不从GLib.Object继承，但仍然在GObject类型系统中注册的类，性能开销较继承自GLib.Object的类小不少。¹非对象类仍能实现GObject类的大多数功能，但由于这样的类型并非GLib.Object的子类，利用了GLib.Object的特性均无法使用，因此非对象类不能使用GObject风格的构造，包括Object (...)与construct构造语段，以及Object.new (type)的新建对象方式。

紧凑类与不透明紧凑类

紧凑类（包括不透明紧凑类）与struct类似，不在GObject类型系统中注册，特性较为受限，但紧凑类传递时仍然传递指针，与struct存在根本区别。

由于没有在类型系统中注册，紧凑类比非对象类的性能开销还要小很多（创建/销毁快约2.5倍），¹是十分轻量的类型。另一方面，紧凑类因此也无法使用GObject提供的大量功能。紧凑类与不透明紧凑类的唯一区别在于，紧凑类中的所有字段的访问控制只能为public或internal，而不透明紧凑类中的字段访问控制只能为private或internal，这两种类型均不能混合私有与公开字段。

定义紧凑类的方法是在class Foo { ... }前面加上[Compact]修饰符，类似地，定义不透明紧凑类则需要加[Compact (opaque = true)]修饰符。

笔者在此简要列出紧凑类的受限之处：

与非对象类一样，不能使用GObject风格的构造
不能实现接口
紧凑类之间可以继承，但继承的紧凑类不能拥有新的字段
默认不通过引用计数管理
- 默认情况下紧凑类只能有一个强引用，在生命周期结束后自动销毁，其他引用只能是无属引用
  - 可以加入[Immutable]修饰符并用[CCode (copy_function = "foo_copy")]修饰符指定复制函数，实现强引用时自动拷贝
- 也可以手动设置用于引用计数的函数来恢复引用计数（使用[CCode (ref_function = "foo_up", unref_function = "foo_down")]）
不能实现信号
不能用is检测类型，也不能正确获取类型信息
不能混合public与private修饰的字段，不能使用protected修饰的字段

由于诸多限制的存在，仅在语言绑定中或对性能有特殊需求的场景下才推荐使用紧凑类；由于紧凑类完全不依赖GObject对象系统，如果不希望程序链接到GObject库，也可以使用紧凑类取代依赖GObject中的类型。

归纳

特性	继承自`GLib.Object`的类	非对象类	紧凑类	不透明紧凑类	结构体
传递方式	指针引用	指针引用	指针引用	指针引用	值拷贝
字段访问修饰	不受限	不受限	`public`或`internal`	`private`或`internal`	无效（均公开）
是否依赖GObject类型系统	✔	✔	✘	✘	✘
GObject风格构建支持	✔	✘	✘	✘	✘
运行时类型检测与类型信息获取	✔	✔	✘	✘	✘
接口	✔	✔	✘	✘	✘
默认引用计数	✔	✔	✘	✘	✘
信号	✔	✔	✘	✘	✘
继承	✔	✔	●（不支持实现新字段）	●（不支持实现新字段）	✘
抽象/虚方法	✔	✔	✔	✔	✘
创建性能开销（越高开销越大）¹	10	2.5	1	1	1

Vala’s Memory Management Explained: Creating and destroying compact classes is faster than non-compact classes (about 2.5 times faster than regular classes, and an order of magnitude faster than GObject-derived classes), though other operations are no different. That said, modern hardware can create and destroy millions of GObject-derived classes per thread per second, so it is advisable to make sure this is a performance bottleneck before trying to optimize it away. 关于结构体需要注意的是，结构体的传递方式是值拷贝，因此虽然创建性能开销小，但是传递性能开销大。 ↩ ↩² ↩³

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