Common Lisp對象系統（CLOS）是一種面向對象編程設施，它是ANSI Common Lisp的一部份。CLOS是強力的動態對象系統，在根本上不同於靜態語言，比如C++或Java中的那種OOP設施。CLOS受到更早期的Lisp對象系統，比如MIT Flavors和Xerox CommonLoops的啟發，然而它比二者要更加泛化。
歷史
CLOS最初被提議作為一種附加件，首次出現在1988年發表的《Common Lisp面向對象編程》[3]，和1990年出版的《Common Lisp語言》第二版（也叫做CLtL2）中。在1994年，CLOS被接受為ANSI標準Common Lisp的一部份，並且已經被適配入其他Lisp方言比如EuLisp和Emacs Lisp之中[4]。
特徵
CLOS的基本建造塊是類、方法、泛化函數和類的實例。CLOS提供了定義它們的宏：defclass、defmethod和defgeneric。實例通過方法make-instance來創建。CLOS不是基於原型語言，類必須聲明於對象可以實例化為這個類的成員之前。
類是槽的一個列表，它可以有多個超類，和一個特定的元類。槽（C++/Java用語中的成員變量），可以由類（一個類的所有實例共享這個槽）或實例來分配。每個槽都有一個名字，而一個槽的值可以使用函數slot-value，通過這個名字來訪問。可以定義額外的特定泛化函數，來寫或讀這些槽的值。在CLOS類中的每個槽，都必須有一個唯一的名字。
如同多數動態語言中的OO系統那樣，CLOS不強制封裝。任何槽都可以使用slot-value函數，或通過（可選的自動生成的）訪問子方法來訪問。要通過slot-value進行訪問，就要知道這個槽的名字。CL編程者使用這個語言的包設施，來聲明哪些函數或數據結構意圖被導出。
CLOS允許多重繼承。在多重繼承中方法執行的缺省次序不正確的時候，編程者可以通過指定方法組合的次序，來解決這種菱形繼承問題（類D同時繼承一個超類A的兩個子類B和C，四者形成菱形，如果A的某一方法被B和C覆寫，D該繼承二者中哪一個？）。在CLOS中已經解決了圓–橢圓問題（圓是橢圓的長軸與短軸相等的特殊情況，故而是其子類，但圓不能繼承橢圓的使得其不再為圓的方法，比如單獨改變長軸或短軸）。而多數OOP設計模式，要麼消失，要麼在性質上更加簡單了[5]。
CLOS是動態的，意味着不只是內容，它的對象的「結構」，也可以在運行時間修改。CLOS支持現場（on-the-fly）變更類定義，即使正在考慮的這個類的實例已經存在；還有通過change-class算子，變更一個給定實例的類成員關係。CLOS還允許在運行時間增加、重新定義和移除方法。
CLOS是一個多分派系統，這意味着方法，可以依據它們所要求的任何或所有實際參數來指定。多數OO語言是單分派的，意味着方法只能依據第一個實際參數來指定。其他不常見特徵是方法不「屬於」類；類不為泛化函數或方法提供命名空間。方法是獨立於類而定義的，並且它們對類的槽沒有特殊的訪問（比如this、self或protected）。
在CLOS中的方法被組織入泛化函數。泛化函數是像函數一樣可調用的一個對象，它關聯着有共享的名字和參數結構的方法的一個搜集，其中每個都特定於不同的實際參數。因為Common Lisp為結構和內建數據類型（數值、字符串、字符、符號等）提供了非CLOS類，CLOS分派也工作在這些非CLOS類之上。CLOS還支持分派在個體對象之上（eql特殊化者）。CLOS缺省的不支持分派於所有Common Lisp數據類型上，比如分派不工作於完全特殊化的數組類型，或通過deftype介入的類型。然而多數Common Lisp實現，提供了元對象協議，它允許泛化函數提供特定於應用的特殊化和分派規則。例如採用SBCL演示的下述代碼：
; 声明共同的实际参数结构原型
* (defgeneric f (x y))
#<STANDARD-GENERIC-FUNCTION COMMON-LISP-USER::F (0)>
; 定义对(f integer t)的实现，这里的t匹配所有类型
* (defmethod f ((x integer) y) 1)
#<STANDARD-METHOD COMMON-LISP-USER::F (INTEGER T) {10018B1F03}>
* (f 1 2.0)
1
; 定义对(f integer real)的实现
* (defmethod f ((x integer) (y real)) 2)
#<STANDARD-METHOD COMMON-LISP-USER::F (INTEGER REAL) {1001A0BB83}>
* (f 1 2.0) ; 分派发生在运行时间
2
①類A的:around方法、類B的:around方法、類C的:around方法，
②類A的:before方法、類B的:before方法、類C的:before方法，
③類A的主要方法、類B的主要方法、類C的主要方法，
④類C的:after方法、類B的:after方法、類A的:after方法。
在CLOS中的分派還不同於多數OO語言：
- 給出一個實際參數列表，確定一個可應用的方法的列表。
- 這個列表依據它們的形式參數的特殊化者（specializer）的特殊性（specificity）來排序。
- 接着使用泛化函數所用的那個方法組合，將從這個列表選擇出的那些方法組合成一個有效方法。
- 接着用最初的實際參數調用這個有效方法。
這個分派機制工作在運行時間。增加或移除方法，將導致在運行時間變更有效方法（即使在以相同實際參數調用泛化函數的時候）。變更方法組合還導致不同的有效方法。
除了常規（「主要」）方法之外，還有:before、:after和:around這些「輔助」方法。前兩個方法按照基於類層級的特定次序，分別先於或後於主要方法而調用。:around方法可能控制主要方法是否執行。此外，編程者可以指定沿着類層級的所有可能的主要方法，是都應當被調用，還是只調用提供最接近匹配的那個方法。
「標準方法組合」提供上述的主要、之前、之後和圍繞方法。還有具有其他方法類型的其他方法組合。可以定義新的（簡單和複雜二者）方法組合和方法類型。
元對象協議
在ANSI Common Lisp標準之外，有一個廣泛實現的對CLOS的擴展，叫做元對象協議（MOP）。MOP定義到CLOS實現基礎支撐的標準接口，將類、槽描述、泛化函數和方法自身，當作元類的實例，並允許定義新的元類，和修改所有CLOS行為。CLOS MOP的靈活性，預示了面向方面編程，它是由同一群工程師比如Gregor Kiczales開發的。MOP通過一組協議，定義了整個對象系統的行為。這些定義是依據CLOS定義的。因此有可能通過擴展或變更已提供的CLOS系統的功能，來建立新的對象系統。1991年出版的圖書《元對象協議的藝術》描述了CLOS MOP的使用和實現[6]。
各種Common Lisp實現對元對象協議有稍微不同的支持。Closer計劃致力於提供缺失的特徵[7]。
來自更早的基於Lisp的對象系統的影響
Flavor[8]（和它的後繼者New Flavors），是MIT Lisp機器上的對象系統。Lisp機器操作系統的很大部份和它的很多應用，使用了Flavors或New Flavors。Flavors介入了多重繼承和mixin和其他一些特徵[9]。Flavors幾乎廢止了，儘管存在針對Common Lisp實現。Flavors使用消息傳遞范型。New Flavors介入了泛化函數。
CommonLoops[10]，是Xerox Interlisp-D的LOOPS的後繼者。CommonLoops是針對Common Lisp的實現。叫做可移植CommonLoops（PCL）的可移植實現，是第一個CLOS實現。PCL被廣泛的移植了，並仍為很多Common Lisp實現提供CLOS實現的基礎。PCL絕大部份以可移植的Common Lisp實現，而只有很少的系統依賴部份。
其他語言中的CLOS
由於CLOS的能力和表達力，還有歷史上能獲得到TinyCLOS，它是Gregor Kiczales為用於Scheme而書寫的簡化的可移植的CLOS實現，故而類CLOS的基於MOP的對象系統，成為大多數Lisp方言實現的事實規範，還能在一些其他語言的OOP設施中找到它：
- COOPS，用在Chicken Scheme中[2]
- COS，C對象系統[11]
- Dylan
- Dynace，（很大程度上）CLOS的C實現[12]
- EIEIO，用於Emacs Lisp[13]
- Gauche，一個具有CLOS的Scheme[14]
- GOOPS，在GNU Guile中[15]
- ILOS，在ISLISP中
- Meroon，Scheme中的一個對象系統[16]
- PyCLOS，為Python 3實現了CLOS風格的泛化函數[17]
- Sagittarius，一個具有CLOS的Scheme[18]
- SOS，用於MIT Scheme[19]
- STklos，一個具有CLOS的Scheme[20]
- Swindle，在Racket中[21]
- Tiny CLOS，Gregor Kiczales開發[1]
- VCLOS for SKILL[22]
引用
延伸閱讀
參考文獻
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