协议

简介

在本课程中，我们多次使用了 inspect 函数。它会将任何值转换为可打印的二进制形式，也就是我们所说的字符串。

但让我们停下来思考一下：Elixir 本身没有对象，它是如何知道调用哪个函数来完成这种转换的呢？我们可以向 inspect 传递任意类型的值，而 Elixir 总能正确处理。这可以通过守卫语句实现：

1def inspect(value) when is_atom(value), do: ...
2def inspect(value) when is_binary(value), do: ...
3:       :

但还有更好的方法。

Elixir 引入了“协议”（protocols）的概念。协议有点类似于前一章中看到的“行为”（behaviours），因为它定义了实现某项功能所必须提供的函数。但行为是模块内部的，由模块自身实现；而协议则不同，它的实现可以完全放在模块外部。这意味着我们可以在不修改原模块代码的情况下扩展其功能。事实上，即使我们无法获取模块的源码，也可以对其进行功能扩展。

定义协议

协议的定义与普通模块定义非常相似。它可以包含模块级和函数级的文档注释（@moduledoc 和 @doc），并包含一个或多个函数定义。不过，这些函数没有函数体，它们的作用仅仅是声明协议所需接口。

例如，以下是 Inspect 协议的定义：

1defprotocol Inspect do 
2  @fallback_to_any true
3  def inspect(thing, opts)
4end

就像模块一样，协议定义了一个或多个函数。但具体的实现代码是单独提供的。

实现协议

defimpl 宏允许我们为一个或多个类型提供协议的具体实现。下面的代码展示了 Inspect 协议对 PID 和引用（Reference）类型的实现：

1defimpl Inspect, for: PID do 
2  def inspect(pid, _opts) do
3    "#PID" <> IO.iodata_to_binary(pid_to_list(pid)) 
4  end
5end
6
7defimpl Inspect, for: Reference do 
8  def inspect(ref, _opts) do
9    '#Ref' ++ rest = :erlang.ref_to_list(ref)
10    "#Reference" <> IO.iodata_to_binary(rest) 
11  end
12end

最后，Kernel 模块实现了 inspect 函数，它调用 Inspect.inspect 并传入参数。这意味着当我们调用 inspect(self) 时，实际上等价于调用 Inspect.inspect(self)。由于 self 是一个 PID，因此会解析为类似 "#PID<0.25.0>" 的结果。

在底层，defimpl 会将每个协议与类型组合的实现放入一个独立的模块中。例如，Inspect 协议对 PID 类型的实现位于模块 Inspect.PID 中。由于模块可以重新编译，我们可以通过协议访问的函数实现也可以被动态更改。

1iex> inspect self
2"#PID<0.25.0>"
3iex> defimpl Inspect, for: PID do
4...>   def inspect(pid, _) do
5...>     "#Process: " <> IO.iodata_to_binary(:erlang.pid_to_list(pid)) <> "!!"
6...>   end
7...> end
8iex:3: redefining module Inspect.PID
9{:module, Inspect.PID, <<70,79,...
10
11iex> inspect self
12"#Process: <0.25.0>!!"

请尝试运行上面的命令：