Clases S3 y S4

El sistema de clases de los objetos en R proporciona alguno de los mecanismos de la programación orientada a objetos como el despacho del método (method dispatch) y la herencia.
El método es la implementación de un algoritmo que representa una operación o función que un objeto realiza. El conjunto de los métodos de un objeto determinan el comportamiento del objeto. En R, el despacho del método consiste en examinar la clase de los argumentos de una función para decidir (despachar) la versión adecuada para los objetos de esa clase. No todas las funciones de R tienen despacho del método. Las que sí lo tienen se llaman funciones genéricas.
La herencia permite a los programadores crear nuevas clases, similares a otras ya existentes. Únicamente deberán proporcionar métodos adecuados para las nuevas clases o mantener los heredados. Un objeto de R que hereda las propiedades de un objeto ya definido, tiene como atributo de clase un vector que contiene la clase de ese objeto (en primer lugar), junto con las clases del objeto del que hereda.

El primer mecanismo de la programación orientada a objetos en R es el conjunto de clases S3 o del viejo estilo (old-style), donde el despacho del método se produce a través de las funciones genéricas del siguiente modo:

Supongamos que tenemos un objeto con el nombre de cdr de la clase Cuadrado, el cual es una subclase de Rectangulo que a su vez es una subclase de Forma. El mecanismo de despacho del método consiste en S3 y la función UseMethod. Utilizando S3 definimos un método Area para la clase Rectangulo como

  Area.Rectangulo <- function(objeto) { attr(objeto, "ladoA") * attr(objeto, "ladoB"); } 

dado que un objeto Rectangulo tiene dos atributos ladoA y ladoB (ahora se puede acceder directamente a los argumentos con el operador @, es decir, objeto@ladoA y objeto@ladoB, respectivamente). Entonces definimos la función genérica Area así:

  Area <- function(objeto, ...) UseMethod("Area"); 

Cuando esta función se aplica en el objeto con Area(cdr), UseMethod despachará el método basado en la clase del primer argumento, es decir, objeto. Como cdr es de la clase Cuadrado, primero buscará un método llamado Area.Cuadrado. Si no existe, como en este caso, probará con Area.Rectangulo y así sucesivamente. Si no existiera ningún método específico para cualquiera de las clases del objeto, entonces se recurrirá al método Area.default que siempre debemos tener.

Observemos que las funciones genéricas S3 se pueden reconocer por la utilización de UseMethod en su código. Esto es importante, ya que las páginas de ayuda para una combinación de método y objeto depende de su nombre completo del tipo "function.class". Por ejemplo, la página de ayuda de la función summary no explica absolutamente nada sobre su actuación cuando le pasamos un objeto de la clase factor. Será mejor buscar la ayuda de la función summary.factor, aunque para que la función actúe sólo hay que escribir summary(objeto).

Cuando se crea una clase, asociadas a ella, deberemos crear un conjunto de funciones para extraer datos o información sobre los objetos de esa clase. Dada la convención explicada sobre los nombres de las funciones en las clases S3, podemos utilizar la función apropos para hallar los métodos disponibles para una clase:

> apropos('.*\\.factor$')
 [1] "all.equal.factor"     "as.character.factor"  "as.data.frame.factor"
 [4] "as.Date.factor"       "as.factor"            "as.list.factor"  
 [7] "as.POSIXlt.factor"    "as.vector.factor"     "codes.factor"    
[10] "[<-.factor"           "[.factor"             "[[.factor"             
[13] "format.factor"        "is.factor"            "is.na<-.factor"        
[16] "length<-.factor"      "levels<-.factor"      "Math.factor"           
[19] "Ops.factor"           "print.factor"         "rep.factor"            
[22] "summary.factor"       "Summary.factor"       "xtfrm.factor"          

Así descubriremos que existen algunas funciones específicas para la clase factor.

Ahora bien, como el despachado del método que proporcionan las clases S3 está limitado al primer argumento de la función, y como las convenciones sobre los nombres que hemos explicado pueden crear alguna confusión, se decidió crear un nuevo sistema de clases S4 o de nuevo estilo (new-style). Éste es ahora el sistema preferido en el desarrollo de R.
En las clases S4, las funciones genéricas se reconocen por la llamada a una función standardGeneric en su definición.
Las funciones necesarias para trabajar con las clases S4 se hallan en el paquete methods. Por ejemplo, para saber si un objeto utiliza el nuevo estilo podemos hacer:

> temp <- c(20,15,15,20,20,30,25,25,30,15,25,30,30)  
> temp <- factor(temp)  
> isS4(temp)
[1] FALSE

Para saber los métodos asociados a una clase S4 como los objetos mle, resultado de la función de estimación de máxima verosimilitud, hacemos:

> library(methods)
> showMethods(class='mle')

Descubriremos que se puede calcular la matriz de varianzas-covarianzas de un objeto mle con la función vcov.

Aunque no hay una función genérica print para las clases S4, la función show permite ver el contenido de un objeto.
Por otra parte, los elementos que componen un objeto S4 se guardan en los llamados slots. Para ver los tipos de slots en un objeto, podemos utilizar la función showClass.

> library(stats4)
> showClass("mle")
Class “mle” [package "stats4"]

Slots:
                                                                        
Name:       call      coef  fullcoef      vcov       min   details minuslogl
Class:  language   numeric   numeric    matrix   numeric      list  function
            
Name:     method
Class: character

Para acceder directamente a un slot de un objeto, utilizaremos el operador @ del mismo modo que el operador $ para una lista. La función slot también obtiene el mismo resultado.

> slot(objeto.lme,"vcov")