Re: [問題] 類別的方法中為何可以建立本身類別的物件?

[brianhsu (墳墓)]

※ 引述《aMaa (aMa)》之銘言：
:    今天我有實作測試一下,
:    不管是public static void main還是一般method都可以new本身類別的物件
:
:    只是不知道原理為何?

【離題】

說實話，這個討論串讓我想到之前在自己的部落格上寫到的這一篇
雜記裡關於程式語言學習的部份，有問到到底在學習程式式語言的
時候，要從何處入手【註 0】。

【註 0】 http://bone.twbbs.org.tw/blog/archives/1173

這一串討論看下來，看來看去，只有一個想法：會有這種疑問，根
本就是因為不了解整個 von Neumann架構／程式語言／編譯器／機
器語言／虛擬機器之間的關連所造成的嘛……

以下，可能很長，可能很多看似無關緊要的東西（就算你不懂，你
的程式還是可以動），可是我自己認為這是值得去了解的基礎，如
果你真的用心了解下面所講的東西，基本上就不會再出現類似的疑
惑了。

【回題】

其實原 PO 的問題本質上和另一個問題一樣：為什麼像是下面的遞
迴程式裡，第 6  行的時候，明明 sum  還明有定義完，卻可以呼
叫自己呢？

// 用遞迴計算 1 + 2 + ... + n

1 int sum (int n) {
2    if (n == 1) {
3        return 1;
4    }
5
6    return n + sum(n-1);
7 }

為什麼下面的程式裡，Node  明明還沒定義完，裡頭卻又出現另一
Node  呢？

1 class Node {
2    private Node next;
3 }

我真的很想大叫：不要鬧了！大家到底知不知道 Java 程式語言/
Bytecode / Virtual Machine / von Neumann 電腦架構 /  原生可
執行檔／器與語之間的關係，到底知不知道一個 Java 程式是怎麼
執行的啊？！

請問你自己一個問題：Java  程式執行的時候，是執行你寫的原始
碼嗎？

（答：不是，實際上執行的是 bytecode，也就是 javac 翻譯出來
的 .class 檔）

請問你自己第二個問題：你在執行你的 Java 程式 (Bytecode) 的
時候，你知道 Bytecode 到底是什麼東西，做什麼用的嗎？

（答：可以將 Bytecode 視為一套虛擬的『類機器語言』，將其交
由 Virtual Machine  解譯後，可以產生電腦 CPU  真正能夠理解
的機器語言指令）

請問你自己第三個問題：你知道什麼叫 von Neumann 架構嗎？你知
道一個『原生電腦程式』是如何在 von Neumann 架構上執行的嗎？

（答：如果不知道，請參閱『小人電腦』【註 1】，裡面是簡化版
的說明，但基本上目前的所有電腦都不脫離這個架構。）

【註 1】http://programming.im.ncnu.edu.tw/Chapter2.htm

如果你看完了上面的小人電腦，請你問你自己第四個問題：你在小
人電腦裡，有看到『資料結構』、『函數』、『物件』、『類別』
這種東西嗎？

（答：沒有，只有記憶體／指令／暫存器／Program Counter ，而
且記憶體位置好像也都知能存數字【註2】）

（謎之音：那我的函數、物件、資料夾構在哪裡？提示：我們還有
可執行檔以及 Bytecode 這兩個東西沒講到。）

【註 2】嚴格來說這並不正確

請再問你自己第五個問題：你知道我們剛剛『定義』出來的計算總
合的函式，如果翻譯成小人電腦的機器語言，用上述網頁中的機器
語言表示出來會長什麼樣子嗎？

（答：你會看到 sum(n-1) 被翻成一個 CALL 指令，其參數 XX 的
部份會是此函數的開頭，而 return 會被翻成 RETURN ，如果你不
知道這是什麼意思，請把小人電腦再認真看一次，並注意最後一個
函數呼叫的例子）

以上，是回答為什麼函數可以呼叫自己。

接下來，請再問你自己：記憶體 / 指標 / 參考 /  物件之間，究
竟是什麼關係，你知道第二個 Node 的 Java 程式碼，被載入到記
憶體後，到底長什麼模樣嗎？

（答：指標和參考本質上都是相同的，都是『記憶體位置』）

這不就很明顯了嗎？private Node next，說的是『next 是一個記
憶體位置，而且這個記憶體位置應該要指到一個長得像 Node 的物
件』。

但 next 真的必需指到 Node 物件嗎？（提示：多型/強制轉型/執
行期錯誤）他不過就是個數字，來表示記憶體位置，誰管他指到什
麼地方啊！

所以說，這有什麼好訝異的？不過就是『在 Node 的這個物件裡，
有一個欄位是一個數字，他指到某一個記憶體的位置，而這個記憶
體位址上的內容，應該要是另一個Node 物件（但不必然是）。』

這很直覺，很正常啊！

最後，回到原 PO 的問題，如果再把原 PO 的問題更簡化，可以問
另一個問題，那就是以下的 Java 程式碼是否合法，如果它合法的
話，執行這段 Java 程式碼裡的 test() 到底會發生什麼事，記憶
體裡產生了哪些變化？

class Hello
{
    public void test ()
    {
        Hello hello = new Hello();
    }
}

public class Test
{
    public static void main (String [] args)
    {
        Hello hello = new Hello ();
        hello.test ();
    }
}

接下來，你要問你自己，Java 裡 new 出來的物件，到底在是住在
記憶體的哪裡？而指到各物件的參考又活在哪裡？是在 Stack  還
是在 Heap ？指標裡存的又是什麼？

再來， hello.test() 這一行會翻譯成什麼小人電腦的組合語言？
（提示：Method call 和 function call  本質上是一樣的東西）

如果，你能回答出以上的問題，基本上就不會有『為什麼函數沒有
定義完還可以呼叫自己，為什麼物件可以 new  自己，為什麼明明
就還沒定義完，Node 裡卻可以有 Node』 的這種疑問了。

謎之音：所以說，這篇『爪哇學校的危害』【註 3】還是有他的道
理在的啊！

【註 3】英文版：http://0rz.tw/f00Zg
        中文版：http://0rz.tw/g3JZo


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   ~                 白馬帶著她一步步地回到中原。白馬已經老了，只能慢慢地走，
  'v'    Brian Hsu   但終是能回到中原的。江南有楊柳、桃花，有燕子、金魚……
 // \\   ( 墳 墓 )
/(   )\              但這個美麗的姑娘就像古高昌國人那樣固執。 【白馬嘯西風】
 ^`~'^
   http://bone.twbbs.org.tw/blog        『那都是很好很好的，可我偏不喜歡。』

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 59.120.199.114
※ 編輯: brianhsu        來自: 59.120.199.114       (11/28 05:46)
→ weiyucsie:剛剛查了一下 是von Neumann
※ 編輯: brianhsu        來自: 59.120.199.114       (11/28 06:35)
→ brianhsu:謝啦，已更正。:p
推 H45:可以 M 起來放精華區了..
推 PsMonkey:從太底層的事情講太高層的現象，沒太大意義
推 H45:嘖嘖，聽說我好像是小板主吼 (偷偷收起來 XD
推 AmosYang:  http://xkcd.com/435/                             XD
推 AmosYang:推 “這是值得去了解的基礎”
推 AmosYang:可惜不是每個人都有閒有機會有能力有心從基礎開始
推 aMaa:萬分感謝!!
→ TonyQ:不曉得會不會有神人來說「你們到底了不瞭解機器碼...」XD
推 ogamenewbie:然後被轉送去PLT... (大誤)
推 legnaleurc:所以 Object 的 toString 也是這個意思囉？
推 qrtt1:感謝分享 :)
推 vencees:推學長墳墓大大XD
推 chrisQQ:純推學長登出後在JAVA板的第一篇文章 XD