1.3.4. Создание классов
В Ruby есть множество встроенных классов, и вы сами можете определять новые. Для определения нового класса применяется такая конструкция:
class ClassName
# ...
end
Само имя класса - это глобальная константа, поэтому оно должно начинаться с прописной буквы. Определение класса может содержать константы, переменные класса, методы класса, переменные экземпляра и методы экземпляра. Данные уровня класса доступны всем объектам этого класса, тогда как данные уровня экземпляра доступны только одному объекту
Попутное замечание: строго говоря, классы в Ruby не имеют имен. "Имя" класса - это всего лишь константа, ссылающаяся на объект типа Class (поскольку в Ruby Class - это класс). Ясно, что на один и тот же класс могут ссылаться несколько констант, и их можно присваивать переменным точно так же, как мы поступаем с любыми другими объектами (поскольку в Ruby Class - это объект). Если вы немного запутались, не расстраивайтесь. Удобства ради новичок может считать, что в Ruby имя класса - то же самое, что в C++.
Вот как определяется простой класс:
class Friend
@@myname = "Эндрю" # переменная класса
def initialize(name, sex, phone)
@name, @sex, @phone = name, sex, phone
# Это переменные экземпляра
end
def hello # метод экземпляра
puts "Привет, я #{@name}."
end
def Friend.our_common_friend # метод класса
puts "Все мы друзья #{@@myname}."
end
end
f1 = Friend.new("Сюзанна","F","555-0123")
f2 = Friend.new("Том","M","555-4567")
f1.hello # Привет, я Сюзанна.
f2.hello # Привет, я Том.
Friend.our_common_friend # Все мы друзья Эндрю.
Поскольку данные уровня класса доступны во всем классе, их можно инициализировать в момент определения класса. Если определен метод с именем initialize, то гарантируется, что он будет вызван сразу после выделения памяти для объекта. Этот метод похож на традиционный конструктор, но не выполняет выделения памяти. Память выделяется методом new, а освобождается неявно сборщиком мусора.
Теперь взгляните на следующий фрагмент, обращая особое внимание на методы getmyvar, setmyvar и myvar=:
class MyClass
NAME = "Class Name" # константа класса
@@count = 0 # инициализировать переменную класса
def initialize # вызывается после выделения памяти для объекта
@@count += 1
@myvar = 10
end
def MyClass.getcount # метод класса
@@count # переменная класса
end
def getcount # экземпляр возвращает переменную класса!
@@count # переменная класса
end
def getmyvar # метод экземпляра
@myvar # переменная экземпляра
end
def setmyvar(val) # метод экземпляра устанавливает @myvar
@myvar = val
end
def myvar=(val) # другой способ установить @myvar
@myvar = val
end
end
foo = MyClass.new # @myvar равно 10
foo.setmyvar 20 # @myvar равно 20
foo.myvar =30 # @myvar равно 30
Здесь мы видим, что getmyvar возвращает значение переменной @myvar, а setmyvar устанавливает его. (Многие программисты говорят о методах чтения и установки). Все это работает, но не является характерным способом действий в Ruby. Метод myvar= похож на перегруженный оператор присваивания (хотя, строго говоря, таковым не является); это более удачная альтернатива setmyvar, но есть способ еще лучше.
Класс Module содержит методы attr, attr_accessor, attr_reader и attr_writer. Ими можно пользоваться (передавая символы в качестве параметров) для автоматизации управления доступом к данным экземпляра. Например, все три метода getmyvar, setmyvar и myvar= можно заменить одной строкой в определении класса:
attr_accessor :myvar
При этом создается метод myvar, который возвращает значение @myvar, и метод myvar=, который позволяет изменить значение той же переменной. Методы attr_reader и attr_writer создают соответственно версии методов доступа к атрибуту для чтения и для изменения.
Внутри методов экземпляра, определенных в классе, можно при необходимости пользоваться переменной self. Это просто ссылка на объект, от имени которого вызван метод экземпляра.
Для управления видимостью методов класса можно пользоваться модификаторами private, protected и public. (Переменные экземпляра всегда закрыты, обращаться к ним извне класса можно только с помощью методов доступа.) Каждый модификатор принимает в качестве параметра символ, например :foo, а если он опущен, то действие модификатора распространяется на все последующие определения в классе. Пример:
class MyClass
def method1
# ...
end
def method2
# ...
end
def method3
# ...
end
private :method1
public
:method2
protected :method3
private
def my_method
# ...
end
def another_method
# ...
end
end
В этом классе метод method1 закрытый, method2 открытый, a method3 защищенный. Поскольку далее вызывается метод private без параметров, то методы my_method и another_method будут закрытыми.
Уровень доступа public не нуждается в объяснениях, он не налагает никаких ограничений ни на доступ к методу, ни на его видимость. Уровень private означает, что метод доступен исключительно внутри класса или его подклассов и может вызываться только в "функциональной форме" от имени self, причем вызывающий объект может указываться явно или подразумеваться неявно. Уровень protected означает, что метод вызывается только внутри класса, но, в отличие от закрытого метода, не обязательно от имени self.
По умолчанию все определенные в классе методы открыты. Исключение составляет лишь initialize. Методы, определенные на верхнем уровне программы, тоже по умолчанию открыты. Если они объявлены закрытыми, то могут вызываться только в функциональной форме (как, например, методы, определенные в классе Object).
Классы в Ruby сами являются объектами - экземплярами метакласса Class. Классы в этом языке всегда конкретны, абстрактных классов не существует. Однако теоретически можно реализовать и абстрактные классы, если вам это для чего-то понадобится.
Класс Object является корнем иерархии. Он предоставляет все методы, определенные во встроенном модуле Kernel.
Чтобы создать класс, наследующий другому классу, нужно поступить следующим образом:
class MyClass < OtherClass
# ...
end
Помимо использования встроенных методов, вполне естественно определить и собственные либо переопределить унаследованные. Если определяемый метод имеет то же имя, что и существующий, то старый метод замещается. Если новый метод должен обратиться к замещенному им "родительскому" методу (так бывает часто), можно воспользоваться ключевым словом super.
Перегрузка операторов, строго говоря, не является неотъемлемой особенностью ООП, но этот механизм знаком программистам на C++ и некоторых других языках. Поскольку большинство операторов в Ruby так или иначе являются методами, то не должен вызывать удивления тот факт, что их можно переопределять или определять в пользовательских классах. Переопределять семантику оператора в существующем классе редко имеет смысл, зато в новых классах определение операторов - обычное дело.
Можно создавать синонимы методов. Для этого внутри определения класса предоставляется такой синтаксис:
alias newname oldname
Число параметров будет таким же, как для старого имени, и вызываться метод-синоним будет точно так же. Обратите внимание на отсутствие запятой; alias - это не имя метода, а ключевое слово. Существует метод с именем alias_method, который ведет себя аналогично, но в случае его применения параметры должны разделяться запятыми, как и для любого другого метода.
1.3.5. Методы и атрибуты
Как мы уже видели, методы обычно используются в сочетании с простыми экземплярами классов и переменными, причем вызывающий объект отделяется от имени метода точкой (receiver.method). Если имя метода является знаком препинания, то точка опускается. У методов могут быть аргументы:
Time.mktime(2000, "Aug", 24, 16, 0)
Поскольку каждое выражение возвращает значение, то вызовы методов могут сцепляться:
3.succ.to_s
/(x.z).*?(x.z).*?/.match("x1z_1a3_x2z_1b3_").to_a[1..3]
3+2.succ
Отметим, что могут возникать проблемы, если выражение, являющееся результатом сцепления, имеет тип, который не поддерживает конкретный метод. Точнее, при определенных условиях некоторые методы возвращают nil, а вызов любого метода от имени такого объекта приведет к ошибке. (Конечно, nil - полноценный объект, но он не обладает теми же методами, что и, например, массив.)
Некоторым методам можно передавать блоки. Это верно для всех итераторов - как встроенных, так и определенных пользователем. Блок обычно заключается в операторные скобки do-end или в фигурные скобки. Но он не рассматривается так же, как предшествующие ему параметры, если таковые существуют. Вот пример вызова метода File.open:
my_array.each do |x|
some_action
end
File.open(filename) { |f| some_action }
Именованные параметры будут поддерживаться в последующих версиях Ruby, но на момент работы над этой книгой еще не поддерживались. В языке Python они называются ключевыми аргументами, сама идея восходит еще к языку Ada.
Методы могут принимать переменное число аргументов:
receiver.method(arg1, *more_args)
В данном случае вызванный метод трактует more_args как массив и обращается с ним, как с любым другим массивом. На самом деле звездочка в списке формальных параметров (перед последним или единственным параметром) может "свернуть" последовательность фактических параметров в массив:
def mymethod(a, b, *с)
print a, b
с.each do |x| print x end
end
mymethod(1,2,3,4,5,6,7)
# a=1, b=2, c=[3,4,5,6,7]
В Ruby есть возможность определять методы на уровне объекта (а не класса). Такие методы называются синглетными; они принадлежат одному-единственному объекту и не оказывают влияния ни на класс, ни на его суперклассы. Такая возможность может быть полезна, например, при разработке графических интерфейсов пользователя: чтобы определить действие кнопки, вы задаете синглетный метод для данной и только данной кнопки.
Вот пример определения синглетного метода для строкового объекта:
str = "Hello, world!"
str2 = "Goodbye!"
def str.spell
self.split(/./).join("-")
end
str.spell # "H-e-l-l-o-,- -w-o-r-l-d-!"
str2.spell # Ошибка!
Имейте в виду, что метод определяется для объекта, а не для переменной. Теоретически с помощью синглетных методов можно было бы создать систему объектов на базе прототипов. Это менее распространенная форма ООП без классов. Основной структурный механизм в ней состоит в конструировании нового объекта путем использования существующего в качестве образца; новый объект ведет себя как старый за исключением тех особенностей, которые были переопределены. Тем самым можно строить системы на основе прототипов, а не наследования. Хотя у нас нет опыта в этой области, мы полагаем, что создание такой системы позволило бы полнее раскрыть возможности Ruby.
1.4. Динамические аспекты Ruby
Ruby - динамический язык в том смысле, что объекты и классы можно изменять во время выполнения. Ruby позволяет конструировать и интерпретировать фрагменты кода в ходе выполнения статически написанной программы. В нем есть хитроумный API отражения, с помощью которого программа может получать информацию о себе самой. Это позволяет сравнительно легко создавать отладчики, профилировщики и другие подобные инструменты, а также применять нетривиальные способы кодирования.
Наверное, это самая трудная тема для программиста, приступающего к изучению Ruby. В данном разделе мы вкратце рассмотрим некоторые следствия, вытекающие из динамической природы языка.
1.4.1. Кодирование во время выполнения
Мы уже упоминали директивы load и require. Важно понимать, что это не встроенные предложения и не управляющие конструкции; на самом деле это методы. Поэтому их можно вызывать, передавая переменные или выражения как параметры, в том числе условно. Сравните с директивой #include в языках С и C++, которая обрабатывается во время компиляции.
Код можно строить и интерпретировать по частям. В качестве несколько искусственного примера рассмотрим приведенный ниже метод calculate и вызывающий его код:
def calculate(op1, operator, op2)
string = op1.to_s + operator + op2.to_s
# Предполагается, что operator - строка; построим длинную
# строку, состоящую из оператора и операндов.
eval(string) # Вычисляем и возвращаем значение.
end
@alpha = 25
@beta = 12
puts calculate(2, "+",2) # Печатается 4
puts calculate(5, "*", "@alpha") # Печатается 125
puts calculate("@beta", "**", 3) # Печатается 1728
Вот та же идея, доведенная чуть ли не до абсурда: программа запрашивает у пользователя имя метода и одну строку кода. Затем этот метод определяется и вызывается:
puts "Имя метода: "
meth_name = gets
puts "Строка кода: "
code = gets
string = %[def #{meth_name}\n #{code}\n end] # Строим строку.
eval(string) # Определяем метод.
eval(meth_name) # Вызываем метод.
Зачастую необходимо написать программу, которая могла бы работать на разных платформах или при разных условиях, но при этом сохранить общий набор исходных текстов. Для этого в языке С применяются директивы #ifdef, но в Ruby все определения исполняются. Не существует такого понятия, как "этап компиляции"; все конструкции динамические, а не статические. Поэтому для принятия решения такого рода мы можем просто вычислить условие во время выполнения:
if platform == Windows
action1
elsif platform == Linux
action2
else
default_action
end
Конечно, за такое кодирование приходится расплачиваться некоторым снижением производительности, поскольку иногда условие вычисляется много раз. Но рассмотрим следующий пример, который делает практически то же самое, однако весь платформенно-зависимый код помещен в один метод, имя которого от платформы не зависит:
if platform == Windows
def my_action