Прежде чем начать разговор о самом языке Ruby, неплохо было бы потолковать об объектно-ориентированном программировании вообще. Поэтому сейчас мы вкратце рассмотрим общие идеи, лишь слегка касаясь Ruby.

 

1.1.1. Что такое объект

В объектно-ориентированном программировании объект — фундаментальное понятие. Объект — это сущность, служащая контейнером для данных и управляющая доступом к этим данным. С объектом связан набор атрибутов, которые в сущности представляют собой просто переменные, принадлежащие объекту. (В этой книге мы будем без стеснения употреблять привычный термин «переменная» в применении к атрибутам.) Кроме того, с объектом ассоциирован набор функций, предоставляющих интерфейс к функциональным возможностям объекта. Эти функции называются методами.

Важно отметить, что любой объектно-ориентированный язык предоставляет механизм инкапсуляции. В общепринятом смысле это означает, во-первых, что атрибуты и методы объекта ассоциированы именно с этим объектом, а во-вторых, что область видимости атрибутов и методов по умолчанию ограничена самим объектом (применение принципа сокрытия информации).

Объект считается экземпляром класса объекта (обычно он называется просто классом). Класс можно представлять себе как чертеж или образец, а объект — как вещь, изготовленную по этому чертежу. Также класс часто называют абстрактным типом, то есть типом более сложным, нежели целое или строка символов.

Создание объекта (экземпляра класса) называют инстанцированием. В некоторых языках имеются явные конструкторы и деструкторы — функции, выполняющие действия, необходимые соответственно для инициализации и уничтожения объекта. Отметим попутно, что в Ruby есть нечто, что можно назвать конструктором, но никакого аналога деструктора не существует (благодаря наличию механизма сборки мусора).

Иногда возникает ситуация, когда некоторые данные имеют широкую область видимости, не ограниченную одним объектом, и помещать копию такого атрибута в каждый экземпляр класса неправильно. Рассмотрим, к примеру, класс MyDogs и три объекта этого класса: fido, rover и spot. У каждой собаки могут быть такие атрибуты, как возраст и дата вакцинации. Предположим, однако, что нужно сохранить еще и имя владельца всех собак. Можно, конечно, поместить его в каждый объект, но это пустая трата памяти, к тому же искажающая смысл дизайна. Ясно, что атрибут «имя владельца» принадлежит не отдельному объекту, а классу в целом. Такие атрибуты (синтаксис их определения в разных языках различен) называются атрибутами класса (или переменными класса).

Есть немало ситуаций, в которых может понадобиться переменная класса. Допустим, например, что нужно знать, сколько всего было создано объектов некоторого класса. Можно было бы завести переменную класса, инициализировать ее нулем и увеличивать на единицу при создании каждого объекта. Эта переменная ассоциирована именно с классом, а не с каким-то конкретным объектом. С точки зрения области видимости она не отличается от любого другого атрибута, но существует лишь одна ее копия для всего множества объектов данного класса.

Чтобы отличить атрибуты класса от обыкновенных атрибутов, последние часто называют атрибутами объекта (или атрибутами экземпляра). Условимся, что в этой книге под словом «атрибут» понимается атрибут экземпляра, если явно не оговорено, что это атрибут класса.

Точно так же методы объекта служат для управления доступом к его атрибутам и предоставляют четко определенный интерфейс для этой цели. Но иногда желательно или даже необходимо определить метод, ассоциированный с самим классом. Неудивительно, что метод класса управляет доступом к переменным класса, кроме того, выполняя действия, распространяющиеся на весь класс, а не на какой-то конкретный объект. Как и в случае с атрибутами, мы будем считать, что метод принадлежит объекту, если явно не оговорено противное.

Стоит отметить, что в некотором смысле все методы являются методами класса. Не нужно думать, что, создав сто объектов, мы породили сотню копий кода методов! Однако правила ограничения области видимости гласят, что метод каждого объекта оперирует данными только того объекта, от имени которого вызван. Тем самым у нас создается иллюзия, будто методы объекта ассоциированы с самими объектами.

 

1.1.2. Наследование

Мы подходим к одной из самых сильных сторон ООП — наследованию. Наследование —- это механизм, позволяющий расширять ранее определенную сущность путем добавления новых возможностей. Короче говоря, наследование - это способ повторного использования кода. (Простой и эффективный механизм повторного использования долго был Святым Граалем в информатике. Много десятилетий назад его поиски привели к изобретению параметризованных процедур и библиотек. ООП - лишь одна из последних попыток реализации искомого.)

Обычно наследование рассматривается на уровне класса. Если нам необходим какой-то класс, а в наличии имеется более общий, то можно определить свой класс так, чтобы он наследовал поведение уже существующего. Предположим, например, что есть класс Polygon, описывающий выпуклые многоугольники. Тогда класс прямоугольника Rectangle можно унаследовать от Polygon. При этом Rectangle будет иметь все атрибуты и методы класса Polygon. Так, может уже быть написан метод, вычисляющий периметр путем суммирования длин всех сторон. Если все было реализовано правильно, этот метод автоматически будет работать и для нового класса; переписывать код не придется.

Если класс B наследует классу A, мы говорим, что B является подклассом A, а A — суперкласс B. По-другому говорят, что А — базовый или родительский класс, а B — производный или дочерний класс.

Как мы видели, производный класс может трактовать методы своего базового класса как свои собственные. С другой стороны, он может переопределить метод базового класса, предоставив иную его реализацию. Кроме того, в большинстве языков есть возможность вызвать из переопределенного метода метод базового класса с тем же именем. Иными словами, метод fоо класса B знает, как вызвать метод foo класса A. (Любой язык, не предоставляющий такого механизма, можно заподозрить в отсутствии истинной объектной ориентированности.) То же верно и в отношении атрибутов.

Отношение между классом и его суперклассом интересно и важно, обычно его называют отношением «является». Действительно, квадрат Square «является» прямоугольником Rectangle, а прямоугольник Rectangle «является» многоугольником Polygon и т.д. Поэтому, рассматривая иерархию наследования (а такие иерархии в том или ином виде присутствуют в любом объектно-ориентированном языке), мы видим, что в любой ее точке специализированные сущности «являются» подклассами более общих. Отметим, что это отношение транзитивно, — если обратиться к предыдущему примеру, то квадрат «является» многоугольником. Однако отношение «является» не коммутативно — каждый прямоугольник есть многоугольник, но не каждый многоугольник — прямоугольник.

Это подводит нас к теме множественного наследования. Можно представить себе класс, который наследует нескольким классам. Например, классы Dog (Собака) и Cat (Кошка) могут наследовать классу Mammal (Млекопитающее), а Sparrow (Воробей) и Raven (Ворон) — классу WingedCreature (Крылатое). Но как быть с классом Bat (ЛетучаяМышь)? Он с равным успехом может наследовать и Mammal, и WingedCreature! Это хорошо согласуется с нашим жизненным опытом, ведь многие вещи можно отнести не к одной категории, а сразу к нескольким, не вложенным друг в друга.

Множественное наследование, вероятно, наиболее противоречивая часть ООП. Некоторые указывают на потенциальные неоднозначности, требующие разрешения. Например, если в обоих классах Mammal и WingedCreature имеется атрибут size (размер) или метод eat (есть), то какой из них имеется в виду, когда мы обращаемся к нему из объекта класса Bat? С этой трудностью тесно связана проблема ромбовидного наследования; она называется так из-за формы диаграммы наследования, возникающей, когда оба суперкласса наследуют одному классу. Представьте себе, что классы Mammal и WingedCreature наследуют общему предку Organism (Организм); тогда иерархия наследования от Organism к Bat будет иметь форму ромба. Но как быть с атрибутами, которые оба промежуточных класса наследуют от своего родителя? Получает ли Bat две копии? Или они должны быть объединены в один атрибут, поскольку все равно заимствованы у общего предка?

Это скорее проблемы проектировщика языка, а не программиста. В разных объектно-ориентированных языках они решаются по-разному. Иногда вводятся правила, согласно которым какое-то одно определение атрибута «выигрывает». Либо же предоставляется возможность различать одноименные атрибуты. Иногда даже язык позволяет вводить псевдонимы или переименовывать идентификаторы. Многими это рассматривается как аргумент против множественного наследования — о механизмах разрешения подобных конфликтов имен нет единого мнения, поэтому все они «языкозависимы». В языке C++ предлагается минимальный набор средств для разрешения неоднозначностей; механизмы языка Eiffel, наверное, получше, а в Perl проблема решается совсем по-другому.

Есть и альтернатива — полностью запретить множественное наследование. Такой подход принят в языках Java и Ruby. На первый взгляд, это даже не назовешь компромиссным решением, но, вскоре мы убедимся, что все не так плохо, как кажется. Мы познакомимся с приемлемой альтернативой традиционному множественному наследованию, но сначала обсудим полиморфизм — еще одно понятие из арсенала ООП.

 

1.1.3. Полиморфизм

Термин «полиморфизм», наверное, вызывает самые жаркие семантические споры. Каждый знает, что это такое, но все понимают его по-разному. (Не так давно вопрос «Что такое полиморфизм?» стал популярным во время собеседования при поступлении на работу. Если его зададут вам, рекомендую процитировать какого-нибудь эксперта, например Бертрана Мейера или Бьерна Страуструпа; если собеседник не согласится, то пусть он спорит с классиком, а не с вами.)

Буквально слово «полиморфизм» означает «способность принимать разные формы или обличья». В самом широком смысле так называют ситуацию, когда различные объекты по-разному отвечают на одно и то же сообщение или вызов метода.

Дамиан Конвей (Damian Conway) в книге «Object-Oriented Perl» проводит смысловое различие между двумя видами полиморфизма. Первый, наследственный полиморфизм, - то, что имеет в виду большинство программистов, говорящих о полиморфизме.

Если некоторый класс наследует своему суперклассу, то по определению все методы суперкласса присутствуют также и в подклассе. Таким образом, цепочка наследования представляет собой линейную иерархию классов, отвечающих на одни и те же методы. Нужно, конечно, помнить, что в любом подклассе метод может быть переопределен; именно это и составляет сильную сторону наследования. При вызове метода объекта обычно отвечает либо метод, унаследованный от суперкласса, либо более специализированный вариант этого метода, созданный в интересах именно данного подкласса.

В языках со статической типизацией, например в C++, наследственный полиморфизм гарантирует совместимость типов вниз по цепочке наследования (но не в обратном направлении). Скажем, если B наследует A, то указатель на объект класса А может указывать и на объект класса в; обратное же неверно. Совместимость типов — существенная черта ООП в подобных языках, можно даже сказать, что полиморфизм ей и исчерпывается. Но, конечно же, полиморфизм можно реализовать и в отсутствие статической типизации (как в Ruby).

Второй вид полиморфизма, упомянутый Конвеем, — это интерфейсный полиморфизм. Для него не требуется наличия отношения наследования между классами; нужно лишь, чтобы в интерфейсах объектов были методы с одним и тем же именем. Такие объекты можно трактовать как принадлежащие одному виду, и потому мы имеем некую разновидность полиморфизма (хотя в большинстве работ он так не называется).

Читатели, знакомые с языком Java, понимают, что в нем реализованы оба вида полиморфизма. Класс в Java может расширять другой класс, наследуя ему с помощью ключевого слова extends, а может с помощью ключевого слова implements реализовывать интерфейс, за счет чего приобретает заранее известный набор методов (которые необходимо переопределить). Такой синтаксис позволяет интерпретатору Java во время компиляции определить, можно ли вызывать данный метод для конкретного объекта.

Ruby поддерживает интерфейсный полиморфизм, но по-другому. Он позволяет определять модули, методы которых допускается «подмешивать» к существующим классам. Но обычно модули так не используются. Модуль состоит из методов и констант, которые можно использовать так, будто они являются частью класса или объекта. Когда модуль подмешивается с помощью предложения include, мы получаем ограниченную форму множественного наследования. (По словам проектировщика языка Юкихиро Мацумото, это можно рассматривать как одиночное наследование с разделением реализации.) Таким образом удается сохранить преимущества множественного наследования, не страдая от его недостатков.

 

1.1.4. Еще немного терминов

В языках, подобных C++, существует понятие абстрактного класса. Такому классу разрешается наследовать, но создать его экземпляр невозможно. В более динамичном языке Ruby такого понятия нет, но если программист пожелает, то может смоделировать его, потребовав, чтобы все методы были переопределены в производных классах. Полезно это или нет, оставляем на усмотрение читателя.

Создатель языка C++ Бьерн Страуструп определяет также понятие конкретного типа. Это класс, существующий только для удобства. Он спроектирован не для наследования; более того, ожидается, что ему никто никогда наследовать не будет. Другими словами, преимущества ООП в этом случае сводятся только к инкапсуляции. Ruby не поддерживает такой конструкции синтаксически (как и C++), но по природе своей прекрасно приспособлен для создания подобных классов.

Считается, что некоторые языки поддерживают более «чистую» модель ООП, чем другие. (К ним мы применяем термин «радикально объектно-ориентированный».) Это означает, что любая сущность в языке является объектом, даже примитивные типы представлены полноценными классами, а переменные и константы рассматриваются как экземпляры. В таких языках, как Java, C++ и Eiffel, дело обстоит иначе. В них примитивные типы (особенно константы) не являются настоящими объектами, хотя иногда могут рассматриваться как таковые с помощью «классов-оберток». Вероятно, есть языки, которые более радикально объектно ориентированы, чем Ruby, но их немного.

Большинство объектно-ориентированных языков статично; методы и атрибуты, принадлежащие классу, глобальные переменные и иерархия наследования определяются во время компиляции. Быть может, самый сложный концептуальный переход заключается в том, что в Ruby все это происходит динамически. И определения, и даже порядок наследования можно задавать во время исполнения. Честно говоря, каждое объявление или определение исполняется во время работы программы. Помимо прочих достоинств, это позволяет избавиться от условной компиляции, и во многих случаях получается более эффективный код.

На этом мы завершаем беглую экскурсию в мир ООП. Мы старались последовательно применять введенные здесь термины на протяжении всей книги. Перейдем теперь к краткому обзору самого языка Ruby.

 

Выше мы отметили, что Ruby — настоящий динамический объектно-ориентированный язык.

Прежде чем переходить к обзору синтаксиса и семантики, упомянем некоторые другие его особенности.

Ruby — прагматичный (agile) язык. Он пластичен и поощряет частую переработку (рефакторинг), которая выполняется без особого труда.

Ruby — интерпретируемый язык. Разумеется, в будущем ради повышения производительности могут появиться и компиляторы Ruby, но мы считаем, что у интерпретатора много достоинств. Он не только позволяет быстро создавать прототипы, но и сокращает весь цикл разработки.

Ruby ориентирован на выражения. Зачем писать предложение, когда выражения достаточно? Это означает, в частности, что программа становится более компактной, поскольку общие части выносятся в отдельное выражение и повторения удается избежать.

Ruby — язык сверхвысокого уровня (VHLL). Один из принципов, положенных в основу его проектирования, заключается в том, что компьютер должен работать для человека, а не наоборот. Под «плотностью» Ruby понимают тот факт, что сложные, запутанные операции можно записать гораздо проще, чем в языках более низкого уровня.

Начнем мы с рассмотрения общего духа языка и некоторых применяемых в нем терминов. Затем вкратце обсудим природу программ на Ruby, а потом уже перейдем к примерам.

Прежде всего отметим, что программа на Ruby состоит из отдельных строк, — как в С, но не как в «древних» языках наподобие Фортрана. В одной строке может быть сколько угодно лексем, лишь бы они правильно отделялись пропусками.

В одной строке может быть несколько предложений, разделенных точками с запятой; только в этом случае точка с запятой и необходима. Логическая строка может быть разбита на несколько физических при условии, что все, кроме последней, заканчиваются обратной косой чертой или лексическому анализатору дан знак, что предложение еще не закончено. Таким знаком может, например, быть запятая в конце строки.

Главной программы как таковой (функции main) не существует; исполнение происходит сверху вниз. В более сложных программах в начале текста могут располагаться многочисленные определения, за которыми следует (концептуально) главная программа. Но даже в этом случае программа исполняется сверху вниз, так как в Ruby все определения исполняются.

 

1.2.1. Ключевые слова и идентификаторы

Ключевые (или зарезервированные) слова в Ruby обычно не применяются ни для каких иных целей. Вот их полный перечень:

BEGIN  END   alias  and    begin

break  case  class  def    defined?

do     else  elsif  end    ensure

false  for   if     in     module

next   nil   not    or     redo

rescue retry return self   super

then   true  undef  unless until

when   while yield

Имена переменных и других идентификаторов обычно начинаются с буквы или специального модификатора. Основные правила таковы:

• имена локальных переменных (и таких псевдопеременных, как self и nil) начинаются со строчной буквы или знака подчеркивания _;

• имена глобальных переменных начинаются со знака доллара $;

• имена переменных экземпляра (принадлежащих объекту) начинаются со знака «собачки» @;

• имена переменных класса (принадлежащих классу) предваряются двумя знаками @ (@@);

• имена констант начинаются с прописной буквы;

• в именах идентификаторов знак подчеркивания _ можно использовать наравне со строчными буквами;

• имена специальных переменных, начинающиеся со знака доллара (например, $1 и $/), здесь не рассматриваются.

Примеры:

• локальные переменные alpha, _ident, some_var;

• псевдопеременные self, nil, __FILE__;

• константы K6chip, Length, LENGTH;

• переменные экземпляра @foobar, @thx1138, @not_const;

• переменные класса @@phydeaux, @@my_var, @@not_const;

• глобальные переменные $beta, $B2vitamin, $not_const.

 

1.2.2. Комментарии и встроенная документация

Комментарии в Ruby начинаются со знака решетки (#), находящегося вне строки или символьной константы, и продолжаются до конца строки:

x = y + 5 # Это комментарий.

# Это тоже комментарий.

print "# А это не комментарий."

Предполагается, что встроенная документация будет извлечена из программы каким-нибудь внешним инструментом. С точки зрения интерпретатора это обычный комментарий. Весь текст, расположенный между строками, которые начинаются с лексем =begin и =end (включительно), игнорируется интерпретатором (этим лексемам не должны предшествовать пробелы).

=begin

Назначение этой программы - излечить рак

и установить мир во всем мире.

=end

 

1.2.3. Константы, переменные и типы

В Ruby переменные не имеют типа, однако объекты, на которые переменные ссылаются, тип имеют. Простейшие типы — это символ, число и строка.

Числовые константы интуитивно наиболее понятны, равно как и строки. В общем случае строка, заключенная в двойные кавычки, допускает интерполяцию выражений, а заключенная в одиночные кавычки интерпретируется почти буквально — в ней распознается только экранированная обратная косая черта.

Ниже показана «интерполяция» переменных и выражений в строку, заключенную в двойные кавычки:

а = 3

b = 79

puts "#{а} умноженное на #{b} = #{а*b}" # 3 умноженное на 79 = 237

Более подробная информация о литералах (числах, строках, регулярных выражениях и т.п.) приведена в следующих главах.

Стоит упомянуть особую разновидность строк, которая полезна прежде всего в небольших сценариях, применяемых для объединения более крупных программ. Строка, выводимая программой, посылается операционной системе в качестве подлежащей исполнению команды, а затем результат выполненной команды подставляется обратно в строку. В простейшей форме для этого применяются строки, заключенные в обратные кавычки. В более сложном варианте используется синтаксическая конструкция %x:

`whoami`

`ls -l`

%x[grep -i meta *.html | wc -l]

Регулярные выражения в Ruby похожи на символьные строки, но используются по-другому. Обычно в качестве ограничителя выступает символ косой черты.

Синтаксис регулярных выражений в Ruby и Perl имеет много общего. Подробнее о регулярных выражениях см. главу 3.

Массивы в Ruby — очень мощная конструкция; они могут содержать данные любого типа. Более того, в одном массиве можно хранить данные разных типов. В главе 8 мы увидим, что все массивы — это экземпляры класса Array, а потому к ним применимы разнообразные методы. Массив-константа заключается в квадратные скобки. Примеры:

[1, 2, 3]

[1, 2, "застегни мне молнию на сапоге"]

[1, 2, [3,4], 5]

["alpha", "beta", "gamma", "delta"]

Во втором примере показан массив, содержащий целые числа и строки. В третьем примере мы видим вложенный массив, а в четвертом - массив строк. Как и в большинстве других языков, нумерация элементов массива начинается с нуля. Так, в последнем из показанных выше примеров элемент "gamma" имеет индекс 2. Все массивы динамические, задавать размер при создании не нужно.

Поскольку массивы строк встречаются очень часто (а набирать их неудобно), для них предусмотрен специальный синтаксис:

%w[alpha beta gamma delta]

%w(Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec)

%w/am is are was were be being been/

Здесь не нужны ни кавычки, ни запятые; элементы разделяются пробелами. Если встречаются элементы, содержащие внутренние пробелы, такой синтаксис, конечно, неприменим.

Для доступа к конкретному элементу массива по индексу применяются квадратные скобки. Результирующее выражение можно получить или выполнить для него присваивание:

val = myarray[0]

print stats[j]

x[i] = x[i+1]

Еще одна «могучая» конструкция в Ruby — это хэш. Его также называют ассоциативным массивом или словарем. Хэш — это множество пар данных; обыкновенно он применяется в качестве справочной таблицы или как обобщенный массив, в котором индекс не обязан быть целым числом. Все хэши являются экземплярами класса Hash.

Хэш-константа, как правило, заключается в фигурные скобки, а ключи отделяются от значений символом =>. Ключ можно считать индексом для доступа к ассоциированному с ним значению. На типы ключей и значений не налагается никаких ограничений. Примеры:

{1=>1, 2=>4, 3=>9, 4=>16, 5 = >25, 6=>36}

{"cat"=>"cats", "ox"=>"oxen", "bacterium"=>"bacteria"}

{"водород"=>1, "гелий"=>2, "углерод"=>12}

{"нечетные"=>[1,3,5,7], "четные"=>[2,4,6,8]}

{"foo"=>123, [4,5,6]=>"my array", "867-5309"=>"Jenny"}

К содержимому хэша-переменной доступ осуществляется так же, как для массивов, — с помощью квадратных скобок:

print phone_numbers["Jenny"]

plurals["octopus"] = "octopi"

Однако следует подчеркнуть, что у массивов и хэшей много методов, именно они и делают эти контейнеры полезными. Ниже, в разделе «ООП в Ruby», мы раскроем эту тему более подробно.

 

1.2.4. Операторы и приоритеты

Познакомившись с основными типами данных, перейдем к операторам в языке Ruby. В приведенном ниже списке они представлены в порядке убывания приоритета:

::                  Разрешение области видимости

[]                  Взятие индекса

**                  Возведение в степень

+ - ! ~             Унарный плюс/минус, НЕ…

* / %               Умножение, деление…

+ -                 Сложение/вычитание

<< >>               Логические сдвиги…

&                   Поразрядное И

|| ^                Поразрядное ИЛИ, исключающее ИЛИ

> >= < <=           Сравнение

== === <=> != =~ !~ Равенство, неравенство…

&&                  Логическое И

||                  Логическое ИЛИ

.. ...              Операторы диапазона

= (also +=, -=, …)  Присваивание

?:                  Тернарный выбор

not                 Логическое отрицание

and or              Логическое И, ИЛИ

Некоторые из перечисленных символов служат сразу нескольким целям. Например, оператор << обозначает поразрядный сдвиг влево, но также применяется для добавления в конец (массива, строки и т.д.) и как маркер встроенного документа. Аналогично знак + означает сложение чисел и конкатенацию строк. Ниже мы увидим, что многие операторы — это просто сокращенная запись вызова методов.

Итак, мы определили большую часть типов данных и многие из возможных над ними операций. Прежде чем двигаться дальше, приведем пример программы.

 

1.2.5. Пример программы

В любом руководстве первой всегда приводят программу, печатающую строку Hello, world!, но мы рассмотрим что-нибудь более содержательное. Вот небольшая интерактивная консольная программа, позволяющая переводить температуру из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия и наоборот.

print "Введите температуру и шкалу (С or F): "

str = gets

exit if str.nil? or str.empty?

str.chomp!

temp, scale = str.split(" ")

abort "#{temp} недопустимое число." if temp !~ /-?\d+/

temp = temp.to_f case scale

 when "С", "с"

  f = 1.8*temp + 32

 when "F", "f"

  с = (5.0/9.0)*(temp-32)

 else

  abort "Необходимо задать С или F."

end

if f.nil?

 print "#{c} градусов C\n"

else

 print "#{f} градусов F\n"

end

Ниже приведены примеры прогона этой программы. Показано, как она переводит градусы Фаренгейта в градусы Цельсия и наоборот, а также как обрабатывает неправильно заданную шкалу или число:

Введите температуру и шкалу (С or F): 98.6 F

37.0 градусов С

Введите температуру и шкалу (С or F): 100 С

212.0 градусов F

Введите температуру и шкалу (С or F):

92 G Необходимо задать С или F.

Введите температуру и шкалу (С or F): junk F

junk недопустимое число.

Теперь рассмотрим, как эта программа работает. Все начинается с предложения print, которое есть не что иное, как вызов метода print из модуля Kernel. Данный метод выполняет печать на стандартный вывод. Это самый простой способ оставить курсор в конце строки.

Далее мы вызываем метод gets (прочитать строку из стандартного ввода) и присваиваем полученное значение переменной str. Для удаления хвостового символа новой строки вызывается метод chomp!.

Обратите внимание, что print и gets, которые выглядят как «свободные» функции, на самом деле являются методами класса Object (который, вероятно, наследует Kernel). Точно так же chomp! — метод, вызываемый от имени объекта str. При вызовах методов в Ruby обычно можно опускать скобки: print "foo" и print("foo") — одно и то же.

В переменной str хранится символьная строка, но могли бы храниться данные любого другого типа. В Ruby данные имеют тип, а переменные - нет. Переменная начинает существовать, как только интерпретатор распознает присваивание ей; никаких предварительных объявлений не существует.

Метод exit завершает программу. В той же строке мы видим управляющую конструкцию, которая называется «модификатор if». Он аналогичен предложению if, существующему в большинстве языков, только располагается после действия. Для модификатора if нельзя задать ветвь else, и он не требует закрытия. Что касается условия, мы проверяем две вещи: имеет ли переменная str значение (то есть не равна nil) и не является ли она пустой строкой. Если встретится конец файла, то будет истинно первое условие; если же пользователь нажмет клавишу Enter, не введя никаких данных, — второе.

Это предложение можно было бы записать и по-другому:

exit if not str or not str[0]

Эти проверки работают потому, что переменная может иметь значение nil, а nil в Ruby в логическом контексте вычисляется как «ложно». На самом деле как «ложно» вычисляются nil и false, а все остальное — как «истинно». Это означает, кстати, что пустая строка "" и число 0 — не «ложно».

В следующем предложении над строкой выполняется операция chomp! (для удаления хвостового символа новой строки). Восклицательный знак в конце предупреждает, что операция изменяет значение самой строки, а не возвращает новую. Восклицательный знак применяется во многих подобных ситуациях как напоминание программисту о том, что у метода есть побочное действие или что он более «опасен», чем аналогичный метод без восклицательного знака. Так, метод chomp возвращает такой же результат, но не модифицирует значение строки, для которой вызван.

В следующем предложении мы видим пример множественного присваивания. Метод split разбивает строку на куски по пробелам и возвращает массив. Двум переменным в левой части оператора присваиваются значения первых двух элементов массива в правой части.

В следующем предложении if с помощью простого регулярного выражения выясняется, введено ли допустимое число. Если строка не соответствует образцу, который состоит из необязательного знака «минус» и одной или более цифр, то число считается недопустимым и программа завершается. Отметим, что предложение if оканчивается ключевым словом end. Хотя в данном случае это не нужно. Мы могли бы включить перед end ветвь else. Ключевое слово then необязательно; в этой книге мы стараемся не употреблять его.

Метод to_f преобразует строку в число с плавающей точкой. Это число записывается в ту же переменную temp, в которой раньше хранилась строка.

Предложение case выбирает одну из трех ветвей: пользователь указал С, F или какое-то другое значение в качестве шкалы. В первых двух случаях выполняется вычисление, в третьем мы печатаем сообщение об ошибке и выходим.

Кстати, предложение case в Ruby позволяет гораздо больше, чем показано в примере. Нет никаких ограничений на типы данных, а все выражения могут быть произвольно сложными, в том числе диапазонами или регулярными выражениями.

В самом вычислении нет ничего интересного. Но обратите внимание, что переменные с и f впервые встречаются внутри ветвей case. В Ruby нет никаких объявлений — переменная начинает существовать только в результате присваивания. А это означает, что после выхода из case лишь одна из переменных elif будет иметь действительное значение.

Мы воспользовались этим фактом, чтобы понять, какая ветвь исполнялась, и в зависимости от этого вывести то или другое сообщение. Сравнение f с nil позволяет узнать, есть ли у переменной осмысленное значение. Этот прием применен только для демонстрации возможности: ясно, что при желании можно было бы поместить печать прямо внутрь предложения case.

Внимательный читатель заметит, что мы пользовались только «локальными» переменными. Это может показаться странным, так как, на первый взгляд, их областью видимости является вся программа. На самом деле они локальны относительно верхнего уровня программы. Глобальными они кажутся лишь потому, что в этой простой программе нет контекстов более низкого уровня. Но если бы мы объявили какие-нибудь классы или методы, то в них переменные верхнего уровня были бы не видны.

 

1.2.6. Циклы и ветвление

Потратим немного времени на изучение управляющих конструкций. Мы уже видели простое предложение if и модификатор if. Существуют также парные структуры, в которых используется ключевое слово unless (в них также может присутствовать необязательная ветвь else), а равно применяемые в выражениях формы if и unless. Все они сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Условные предложения

Здесь формы с ключевыми словами if и unless, расположенные в одной строке, выполняют в точности одинаковые функции. Обратите внимание, что слово then можно опускать во всех случаях, кроме последнего (предназначенного для использования в выражениях). Также заметьте, что в модификаторах (третья строка) ветви else быть не может.

Предложение case в Ruby позволяет больше, чем в других языках. В его ветвях можно проверять различные условия, а не только сравнивать на равенство. Так, например, разрешено сопоставление с регулярным выражением. Проверки в предложении case эквивалентны оператору ветвящегося равенства (===), поведение которого зависит от объекта. Рассмотрим пример:

case "Это строка символов."

 when "одно значение"

  puts "Ветвь 1"

 when "другое значение"

  puts "Ветвь 2"

 when /симв/

  puts "Ветвь 3"

 else

  puts "Ветвь 4"

end

Этот код напечатает Ветвь 3. Почему? Сначала проверяемое выражение сравнивается на равенство с двумя строками: "одно значение" и "другое значение". Эта проверка завершается неудачно, поэтому мы переходим к третьей ветви. Там находится образец, с которым сопоставляется выражение. Поскольку оно соответствует образцу, то выполняется предложение print. В ветви else обрабатывается случай, когда ни одна из предшествующих проверок не прошла.

Если проверяемое выражение — целое число, то его можно сравнивать с целочисленным диапазоном (например, 3..8); тогда проверяется, что число попадает в диапазон. В любом случае выполняется код в первой подошедшей ветви.

В Ruby имеется богатый набор циклических конструкций. К примеру, while и until — циклы с предварительной проверкой условия, и оба работают привычным образом: в первом случае задается условие продолжения цикла, а во втором — условие завершения. Есть также их формы с модификатором, как для предложений if и unless. Кроме того, в модуле Kernel есть метод loop (по умолчанию бесконечный цикл), а в некоторых классах реализованы итераторы.

В примерах из таблицы 1.2 предполагается, что где-то определен такой массив list:

list = %w[alpha bravo charlie delta echo];

В цикле этот массив обходится и печатается каждый его элемент.

Таблица 1.2. Циклы

Рассмотрим эти примеры более подробно. Циклы 1 и 2 — «стандартные» формы циклов while и until; ведут они себя практически одинаково, только условия противоположны. Циклы 3 и 4 — варианты предыдущих с проверкой условия в конце, а не в начале итерации. Отметим, что использование слов begin и end в этом контексте — просто грязный трюк; на самом деле это был бы блок begin/end (применяемый для обработки исключений), за которым следует модификатор while или until. Однако для тех, кто желает написать цикл с проверкой в конце, разницы нет.

На мой взгляд, конструкции 3 и 4 — самый «правильный» способ кодирования циклов. Они заметно проще всех остальных: нет ни явной инициализации, ни явной проверки или инкремента. Это возможно потому, что массив «знает» свой размер, а стандартный итератор each (цикл 6) обрабатывает такие детали автоматически. На самом деле в цикле 5 производится неявное обращение к этому итератору, поскольку цикл for работает с любым объектом, для которого определен итератор each. Цикл for — лишь сокращенная запись для вызова each; часто такие сокращения называют «синтаксической глазурью», имея в виду, что это не более чем удобная альтернативная форма другой синтаксической конструкции.

В циклах 5 и 6 используется конструкция loop. Выше мы уже отмечали, что хотя loop выглядит как ключевое слово, на самом деле это метод модуля Kernel, а вовсе не управляющая конструкция.

В циклах 7 и 8 используется тот факт, что у массива есть числовой индекс. Итератор times исполняется заданное число раз, а итератор upto увеличивает свой параметр до заданного значения. И тот, и другой для данной ситуации приспособлены плохо.

Цикл 9 — это вариант цикла for, предназначенный специально для работы со значениями индекса при помощи указания диапазона. В цикле 10 мы пробегаем весь диапазон индексов массива с помощью итератора each_index.

В предыдущих примерах мы уделили недостаточно внимания вариантам циклов while и loop с модификаторами. Они довольно часто используются из-за краткости. Вот еще два примера, в которых делается одно и то же:

perform_task() until finished

perform_task() while not finished

Также из таблицы 1.2 осталось неясным, что циклы не всегда выполняются от начала до конца. Число итераций не всегда предсказуемо. Нужны дополнительные средства управления циклами.

Первое из них — ключевое слово break, встречающееся в циклах 5 и 6. Оно позволяет досрочно выйти из цикла; в случае вложенных циклов происходит выход из самого внутреннего. Для программистов на С это интуитивно очевидно.

Ключевое слово retry применяется в двух случаях: в контексте итератора и в контексте блока begin-end (обработка исключений). В теле итератора (или цикла for) оно заставляет итератор заново выполнить инициализацию, то есть повторно вычислить переданные ему аргументы. Отметим, что к циклам общего вида это не относится.

Ключевое слово redo — обобщение retry на циклы общего вида. Оно работает в циклах while и until, как retry в итераторах.

Ключевое слово next осуществляет переход на конец самого внутреннего цикла и возобновляет исполнение с этой точки. Работает для любого цикла и итератора.

Как мы только что видели, итератор — важное понятие в Ruby. Но следует отметить, что язык позволяет определять и пользовательские итераторы, не ограничиваясь встроенными.

Стандартный итератор для любого объекта называется each. Это существенно отчасти из-за того, что позволяет использовать цикл for. Но итераторам можно давать и другие имена и применять для разных целей.

В качестве примера рассмотрим многоцелевой итератор, который имитирует цикл с проверкой условия в конце (как в конструкции do-while в С или repeat-until в Pascal):

def repeat(condition)

 yield

 retry if not condition

end

В этом примере ключевое слово yield служит для вызова блока, который задается при таком вызове итератора:

j=0

repeat (j >= 10) do

 j += 1

 puts j

end

С помощью yield можно также передать параметры, которые будут подставлены в список параметров блока (между вертикальными черточками). В следующем искусственном примере итератор всего лишь генерирует целые числа от 1 до 10, а вызов итератора порождает кубические степени этих чисел:

def my_sequence

 for i in 1..10 do

  yield i

 end

end

my_sequence {|x| puts x**3 }

Отметим, что вместо фигурных скобок, в которые заключен блок, можно написать ключевые слова do и end. Различия между этими формами есть, но довольно тонкие.

 

1.2.7. Исключения

Как и многие другие современные языки, Ruby поддерживает исключения.

Исключения — это механизм обработки ошибок, имеющий существенные преимущества по сравнения с прежними подходами. Нам удается избежать возврата кодов ошибок и запутанной логики их анализа, а код, который обнаруживает ошибку, можно отделить от кода, который ее обрабатывает (чаще всего они так или иначе разделены).

Предложение raise возбуждает исключение. Отметим, что raise — не зарезервированное слово, а метод модуля Kernel. (У него есть синоним fail.)

raise                                               # Пример 1

raise "Произошла ошибка"                            # Пример 2

raise ArgumentError                                 # Пример 3

raise ArgumentError, "Неверные данные"              # Пример 4

raise ArgumentError.new("Неверные данные ")         # Пример 5

raise ArgumentError, " Неверные данные ", caller[0] # Пример 6

В первом примере повторно возбуждается последнее встретившееся исключение. В примере 2 создается исключение RuntimeError (подразумеваемый тип), которому передается сообщение "Произошла ошибка".

В примере 3 возбуждается исключение типа ArgumentError, а в примере 4 такое же исключение, но с сообщением "Неверные данные". Пример 5 — просто другая запись примера 4. Наконец, в примере 6 еще добавляется трассировочная информация вида "filename:line" или "filename:line:in 'method'" (хранящаяся в массиве caller).

А как обрабатываются исключения в Ruby? Для этой цели служит блок begin-end. В простейшей форме внутри него нет ничего, кроме кода:

begin

 #Ничего полезного.

 #...

end

Просто перехватывать ошибки не очень осмысленно. Но у блока может быть один или несколько обработчиков rescue. Если произойдет ошибка в любой точке программы между begin и rescue, то управление сразу будет передано в подходящий обработчик rescue.

begin

 x = Math.sqrt(y/z)

 # ...

rescue ArgumentError

 puts "Ошибка при извлечении квадратного корня."

rescue ZeroDivisionError

 puts "Попытка деления на нуль."

end

Того же эффекта можно достичь следующим образом:

begin

 x = Math.sqrt(y/z)

 # ...

rescue => err

 puts err

end

Здесь в переменной err хранится объект-исключение; при выводе ее на печать объект будет преобразован в осмысленную символьную строку. Отметим, что коль скоро тип ошибки не указан, то этот обработчик rescue будет перехватывать все исключения, производные от класса StandardError. В конструкции rescue => variable можно перед символом => дополнительно указать тип ошибки.

Если типы ошибок указаны, то может случиться так, что тип реально возникшего исключения не совпадает ни с одним из них. На этот случай после всех обработчиков rescue разрешается поместить ветвь else.

begin

 # Код, в котором может возникнуть ошибка...

rescue Type1

 # ...

rescue Type2

 # ...

else

 #Прочие исключения...

end

Часто мы хотим каким-то образом восстановиться после ошибки. В этом поможет ключевое слово retry (внутри тела обработчика rescue). Оно позволяет повторно войти в блок begin и попытаться еще раз выполнить операцию:

begin

 # Код, в котором может возникнуть ошибка...

rescue

 # Пытаемся восстановиться...

 retry # Попробуем еще раз.

end

Наконец, иногда необходим код, который «подчищает» что-то после выполнения блока begin-end. В этом случае можно добавить часть ensure:

begin

 # Код, в котором может возникнуть ошибка...

rescue

 # Обработка исключений.

ensure

 # Этот код выполняется в любом случае.

end

Код, помещенный внутрь части ensure, выполняется при любом способе выхода из блока begin-end — вне зависимости от того, произошло исключение или нет.

Исключения можно перехватывать еще двумя способами. Во-первых, существует форма rescue в виде модификатора:

x = a/b rescue puts("Деление на нуль!")

Кроме того, тело определения метода представляет собой неявный блок begin-end; слово begin опущено, а все тело метода подготовлено к обработке исключения и завершается словом end:

def some_method

 # Код...

rescue

 # Восстановление после ошибки...

end

На этом мы завершаем как обсуждение обработки исключений, так и рассмотрение основ синтаксиса и семантики в целом.

У Ruby есть многочисленные аспекты, которых мы не коснулись. Оставшаяся часть главы посвящена более развитым возможностям языка, в том числе рассмотрению ряда практических приемов, которые помогут программисту среднего уровня научиться «думать на Ruby».

 

В языке Ruby есть все элементы, которые принято ассоциировать с объектно-ориентированными языками: объекты с инкапсуляцией и сокрытием данных, методы с полиморфизмом и переопределением, классы с иерархией и наследованием. Но Ruby идет дальше, добавляя ограниченные возможности создания метаклассов, синглетные методы, модули и классы-примеси.

Похожие идеи, только под иными именами, встречаются и в других объектно-ориентированных языках, но одно и то же название может скрывать тонкие различия. В этом разделе мы уточним, что в Ruby понимается под каждым из элементов ООП.

 

1.3.1. Объекты

В Ruby все числа, строки, массивы, регулярные выражения и многие другие сущности фактически являются объектами. Работа программы состоит в вызове методов разных объектов:

3.succ                # 4

"abc".upcase          # "ABC"

[2,1,5,3,4].sort      # [1,2,3,4,5]

someObject.someMethod # какой-то результат

В Ruby каждый объект представляет собой экземпляр какого-то класса. Класс содержит реализацию методов:

"abc".class       # String

"abc".class.class # Class

Помимо инкапсуляции собственных атрибутов и операций объект в Ruby имеет уникальный идентификатор:

"abc".object_id # 53744407

Этот идентификатор объекта обычно не представляет интереса для программиста.

 

1.3.2. Встроенные классы

Свыше 30 классов уже встроено в Ruby. Как и во многих других объектно-ориентированных языках, в нем не допускается множественное наследование, но это еще не означает, что язык стал менее выразительным. Современные языки часто построены согласно модели одиночного наследования. Ruby поддерживает модули и классы-примеси, которые мы обсудим в следующей главе. Также реализованы идентификаторы объектов, что позволяет строить устойчивые, распределенные и перемещаемые объекты.

Для создания объекта существующего класса обычно используется метод new:

myFile = File.new("textfile.txt","w")

myString = String.new("Это строковый объект")

Однако не всегда его обязательно вызывать явно. В частности, при создании объекта String можно и не упоминать этот метод:

yourString = "Это тоже строковый объект"

aNumber =5 # и здесь метод new не нужен

Ссылки на объекты хранятся в переменных. Выше уже отмечалось, что сами переменные не имеют типа и не являются объектами — они лишь ссылаются на объекты.

x = "abc"

Из этого правила есть исключение: небольшие неизменяемые объекты некоторых встроенных классов, например Fixnum, непосредственно копируются в переменные, которые на них ссылаются. (Размер этих объектов не превышает размера указателя, поэтому хранить их таким образом более эффективно.) В таком случае во время присваивания делается копия объекта, а куча не используется.

При присваивании переменных ссылки на объекты обобществляются.

y = "abc"

x = y

x # "abc"

После выполнения присваивания x = y и x, и y ссылаются на один и тот же объект:

x.object_id # 53732208

y.object_id # 53732208

Если объект изменяемый, то модификация, примененная к одной переменной, отражается и на другой:

x.gsub!(/а/, "x")

y # "хbс"

Однако новое присваивание любой из этих переменных не влияет на другую:

# Продолжение предыдущего примера

x = "abc"

y # по-прежнему равно "хbс"

Изменяемый объект можно сделать неизменяемым, вызвав метод freeze:

x.freeze

x.gsub!(/b/,"y") # Ошибка!

Символ в Ruby ссылается на переменную по имени, а не по ссылке. Во многих случаях он может вообще не ссылаться на идентификатор, а вести себя как некая разновидность неизменяемой строки. Символ можно преобразовать в строку с помощью метода to_s.

Hearts = :Hearts # Это один из способов присвоить

Clubs = :Clubs # уникальное значение константе,

Diamonds = :Diamonds # некий аналог перечисления

Spades = :Spades # в языках Pascal или С.

puts Hearts.to_s # Печатается "Hearts"

Продемонстрированный выше фокус с «перечислением» был более осмыслен на ранних этапах развития Ruby, когда еще не было класса Symbol, а наличие двоеточия перед идентификатором превращало его в целое число. Если вы пользуетесь таким трюком, не предполагайте, что фактическое значение символа будет неизменным или предсказуемым - просто используйте его как константу, значение которой неважно.

 

1.3.3. Модули и классы-примеси

Многие встроенные методы наследуются от классов-предков. Особо стоит отметить методы модуля Kernel, подмешиваемые к суперклассу Object. Поскольку класс Object повсеместно доступен, то и добавленные в него из Kernel методы также доступны в любой точке программы. Эти методы играют важную роль в Ruby.

Термины «модуль» и «примесь» — почти синонимы. Модуль представляет собой набор методов и констант, внешних по отношению к программе на Ruby. Его можно использовать просто для управления пространством имен, но основное применение модулей связано с «подмешиванием» его возможностей в класс (с помощью директивы include). В таком случае он используется как класс-примесь.

Этот термин очевидно заимствован из языка Python. Стоит отметить, что в некоторых вариантах LISP такой механизм существует уже больше двадцати лет.

Не путайте описанное выше употребление термина «модуль» с другим значением, которое часто придается ему в информатике. Модуль в Ruby — это не внешний исходный текст и не двоичный файл (хотя может храниться и в том, и в другом виде). Это объектно-ориентированная абстракция, в чем-то похожая на класс.

Примером использования модуля для управления пространством имен служит модуль Math. Так, чтобы получить определение числа π, необязательно включать модуль Math с помощью предложения include; достаточно просто написать Math::PI.

Примесь дает способ получить преимущества множественного наследования, не отягощенные характерными для него проблемами. Можно считать, что это ограниченная форма множественного наследования, но создатель языка Мац называет его одиночным наследованием с разделением реализации.

Отметим, что предложение include включает имена из указанного пространства имен (модуля) в текущее. Метод extend добавляет объекту функции из модуля. В случае применения include методы модуля становятся доступны как методы экземпляра, а в случае extend — как методы класса.

Необходимо оговориться, что операции load и require не имеют ничего общего с модулями: они относятся к исходным и двоичным файлам (загружаемым динамически или статически). Операция load читает файл и вставляет его в текущую точку исходного текста, так что начиная с этой точки становятся видимы все определения, находящиеся во внешнем файле. Операция require аналогична load, но не загружает файл, если он уже был загружен ранее.

Программисты, только начинающие осваивать Ruby, особенно имеющие опыт работы с языком С, могут поначалу путать операции require и include, которые никак не связаны между собой. Вы еще поймаете себя на том, что сначала вызываете require, а потом include для того, чтобы воспользоваться каким-то внешним модулем.

 

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.

 

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

  action1

 end

 elsif platform == Linux

 def my_action

  action2

 end

 else

 def my_action

  default_action

 end

end

Таким способом мы достигаем желаемого результата, но условие вычисляется только один раз. Когда программа вызовет метод my_action, он уже будет правильно определен.

 

1.4.2. Отражение

В языках Smalltalk, LISP и Java реализована (с разной степенью полноты) идея рефлексивного программирования — активная среда может опрашивать структуру объектов и расширять либо модифицировать их во время выполнения.

В языке Ruby имеется развитая поддержка отражения, но все же он не заходит так далеко, как Smalltalk, где даже управляющие конструкции являются объектами. В Ruby управляющие конструкции и блоки не представляют собой объекты. (Объект Proc можно использовать для того, чтобы представить блок в виде объекта, но управляющие конструкции объектами не бывают никогда.)

Для определения того, используется ли идентификатор с данным именем, служит ключевое слово defined? (обратите внимание на вопросительный знак в конце слова):

if defined? some_var

 puts "some_var = #{some_var}"

else

 puts "Переменная some_var неизвестна."

end

Аналогично метод respond_to? выясняет, может ли объект отвечать на вызов указанного метода (то есть определен ли данный метод для данного объекта). Метод respond_to? определен в классе Object.

В Ruby запрос информации о типе во время выполнения поддерживается очень полно. Тип или класс объекта можно определить, воспользовавшись методом type (из класса Object). Метод is_a? сообщает, принадлежит ли объект некоторому классу (включая и его суперклассы); синонимом служит имя kind_of?. Например:

puts "abc".class "" # Печатается String

puts 345.class # Печатается Fixnum

rover = Dog.new

print rover.class # Печатается Dog

if rover.is_a? Dog

 puts "Конечно, является."

end

if rover.kind_of? Dog

 puts "Да, все еще собака."

end

if rover.is_a? Animal

 puts "Да, он к тому же и животное."

end

Можно получить полный список всех методов, которые можно вызвать для данного объекта. Для этого предназначен метод methods из класса Object. Имеются также его варианты private_instance_methods, public_instance_methods и т.д.

Аналогично можно узнать, какие переменные класса или экземпляра ассоциированы с данным объектом. По самой природе ООП в перечни методов и переменных включаются те, что определены как в классе самого объекта, так и во всех его суперклассах. В классе Module имеется метод constants, позволяющий получить список всех констант, определенных в модуле.

В классе Module есть метод ancestors, возвращающий список модулей, включенных в данный модуль. В этот список входит и сам данный модуль, то есть список, возвращаемый вызовом Mod.ancestors, содержит по крайней мере элемент Mod. В этот список входят не только родительские классы (отобранные в силу наследования), но и «родительские» модули (отобранные в силу включения).

В классе Object есть метод superclass, который возвращает суперкласс объекта или nil. Не имеет суперкласса лишь класс Object, и, значит, только для него может быть возвращен nil.

Модуль ObjectSpace применяется для получения доступа к любому «живому» объекту. Метод _idtoref преобразует идентификатор объекта в ссылку на него; можно считать, что это операция, обратная той, что выполняет двоеточие в начале имени. В модуле ObjectSpace есть также итератор each_object, который перебирает все существующие в данный момент объекты, включая и те, о которых иным образом узнать невозможно. (Напомним, что некоторые неизменяемые объекты небольшого размера, например принадлежащие классам Fixnum, NilClass, TrueClass и FalseClass, не хранятся в куче из соображений оптимизации.)

 

1.4.3. Отсутствующие методы

При вызове метода (myobject.mymethod) Ruby ищет поименованный метод в следующем порядке:

1. Синглетные методы, определенные для объекта myobject.

2. Методы, определенные в классе объекта myobject.

3. Методы, определенные в предках класса объекта myobject.

Если найти метод mymethod не удается, Ruby ищет метод с именем method_missing. Если он определен, то ему передается имя отсутствующего метода (в виде символа) и все переданные ему параметры. Этот механизм можно применять для динамической обработки неизвестных сообщений, посланных во время выполнения.

 

1.4.4 Сборка мусора

Управлять памятью на низком уровне трудно и чревато ошибками, особенно в таком динамичном окружении, какое создает Ruby. Наличие механизма сборки мусора — весомое преимущество. В таких языках, как C++, за выделение и освобождение памяти отвечает программист. В более поздних языках, например Java, память освобождается сборщиком мусора (когда объект покидает область видимости).

Явное управление памятью может приводить к двум видам ошибок. Если освобождается память, занятая объектом, на который еще есть ссылки, то при последующем доступе к нему объект может оказаться в противоречивом состоянии. Так называемые висячие указатели трудно отлаживать, поскольку вызванные ими ошибки часто проявляются далеко от места возникновения. Утечка памяти имеет место, когда не освобождается объект, на который больше никто не ссылается. В этом случае программа потребляет все больше и больше памяти и в конечном счете аварийно завершается; такие ошибки искать тоже трудно. В языке Ruby для отслеживания неиспользуемых объектов и освобождения занятой ими памяти применяется механизм сборки мусора. Для тех, кто в этом разбирается, отметим, что в Ruby используется алгоритм пометки и удаления, а не подсчета ссылок (у последнего возникают трудности при обработке рекурсивных структур).

Сборка мусора влечет за собой некоторое снижение производительности. Модуль GC предоставляет ограниченные средства управления, позволяющие программисту настроить его работу в соответствии с нуждами конкретной программы. Можно также определить чистильщика (finalizer) объекта, но это уже тема для «продвинутых» (см. раздел 11.3.14).

 

Надо честно признаться: «все становится интуитивно ясным после того, как поймешь». Эта истина и составляет суть данного раздела, поскольку в Ruby немало особенностей, отличающих его от всего, к чему привык программист на одном из традиционных языков.

Кто-то из читателей решит, что не нужно зря тратить время на повторение известного. Если вы из их числа, можете пропустить разделы, содержание которых кажется вам очевидным. Программисты имеют неодинаковый опыт; искушенные пользователи С и Smalltalk воспримут Ruby совсем по-разному. Впрочем, мы надеемся, что внимательное прочтение последующих разделов поможет многим читателям разобраться в том, что же такое Путь Ruby.

 

1.5.1. Синтаксис

Синтаксический анализатор Ruby сложен и склонен прощать многие огрехи. Он пытается понять, что хотел сказать программист, а не навязывать ему жесткие правила. Но к такому поведению надо еще привыкнуть. Вот перечень того, что следует знать о синтаксисе Ruby.

• Скобки при вызове методов, как правило, можно опускать. Все следующие вызовы допустимы:

foobar

foobar()

foobar(a,b,c)

foobar a, b, с

• Коль скоро скобки необязательны, что означает такая запись: x у z? Оказывается, вот что: «Вызвать метод y, передав ему параметр z, а результат передать в виде параметра методу x.» Иными словами, x(y(z)). Это поведение в будущем изменится. См. обсуждение поэтического режима в разделе 1.6 ниже.

• Попробуем передать методу хэш:

my_method {а=>1, b=>2}

Это приведет к синтаксической ошибке, поскольку левая фигурная скобка воспринимается как начало блока. В данном случае скобки необходимы:

my_method({а=>1, b=>2})

• Предположим теперь, что хэш — единственный (или последний) параметр метода. Ruby снисходительно разрешает опускать фигурные скобки:

my_method(а=>1, b=>2)

Кто-то увидит здесь вызов метода с именованными параметрами. Это обманчивое впечатление, хотя никто не запрещает применять подобную конструкцию и в таком смысле.

• Есть и другие случаи, когда пропуски имеют некоторое значение. Например, на первый взгляд все четыре выражения ниже означают одно и то же:

x = y + z

x = y+z

x = y+ z

x = y +z

Но фактически эквивалентны лишь первые три. В четвертом же случае анализатор считает, что вызван метод у с параметром +z! И выдаст сообщение об ошибке, так как метода с именем у не существует. Мораль: пользуйтесь пробелами разумно.

• Аналогично x = y*z — это умножение у на z, тогда как x = y *z — вызов метода у, которому в качестве параметра передается расширение массива z.

• В именах идентификаторов знак подчеркивания _ считается строчной буквой. Следовательно, имя идентификатора может начинаться с этого знака, но такой идентификатор не будет считаться константой, даже если следующая буква прописная.

• В линейной последовательности вложенных предложений if применяется ключевое слово elsif, а не else if или elif, как в некоторых других языках.

• Ключевые слова в Ruby нельзя назвать по-настоящему зарезервированными. Если метод вызывается от имени некоторого объекта (и в других случаях, когда не возникает неоднозначности), имя метода может совпадать с ключевым словом. Но поступайте так с осторожностью, не забывая, что программу будут читать люди.

• Ключевое слово then (в предложениях if и case) необязательно. Если вам кажется, что с ним программа понятнее, включайте его в код. То же относится к слову do в циклах while и until.

• Вопросительный и восклицательный знаки не являются частью идентификатора, который модифицируют, — их следует рассматривать как суффиксы. Таким образом, хотя идентификаторы chop и chop! считаются различными, использовать восклицательный знак в любом другом месте имени не разрешается. Аналогично в Ruby есть конструкция defined?, но defined — ключевое слово.

• Внутри строки символ решетки # — признак начала выражения. Значит, в некоторых случаях его следует экранировать обратной косой чертой, но лишь тогда, когда сразу за ним идет символ {, $ или @.

• Поскольку вопросительный знак можно добавлять в конец идентификатора, то следует аккуратно расставлять пробелы в тернарном операторе. Пусть, например, имеется переменная my_flag, которая может принимать значения true или false. Тогда первое из следующих предложений правильно, а второе содержит синтаксическую ошибку:

x = my_flag ? 23 : 45 # Правильно.

x = my_flag? 23 : 45  # Синтаксическая ошибка.

• Концевой маркер для встроенной документации не следует считать лексемой. Он помечает строку целиком, поэтому все находящиеся в той же строке символы не являются частью текста программы, а принадлежат встроенному документу.

• В Ruby нет произвольных блоков, то есть нельзя начать блок в любом месте, как в С. Блоки разрешены только там, где они нужны, — например, могут присоединяться к итератору. Исключение составляет блок begin-end, который можно употреблять практически везде.

• Не забывайте, что ключевые слова BEGIN и END не имеют ничего общего с begin и end.

• При статической конкатенации строк приоритет конкатенации ниже, чем у вызова метода. Например:

str = "Первая " 'second'.center(20)     # Примеры 1 and 2

str = "Вторая " + 'second'.center(20)   # дают одно и то же.

str = "Первая вторая".center(20)        # Примеры 3 and 4

str = ("Первая " + 'вторая').center(20) # дают одно и то же.

• В Ruby есть несколько псевдопеременных, которые выглядят как локальные переменные, но применяются для особых целей. Это self, nil, true, false, __FILE__ и __LINE__.

 

1.5.2. Перспективы программирования

Наверное, каждый, кто знает Ruby (сегодня), в прошлом изучал или пользовался другими языками. Это, с одной стороны, облегчает изучение Ruby, так как многие средства похожи на аналогичные средства в других языках. С другой стороны, у программиста может возникнуть ложное чувство уверенности при взгляде на знакомые конструкции Ruby. Он может прийти к неверным выводам, основанным на прошлом опыте; можно назвать это явление «багажом эксперта».

Немало специалистов переходит на Ruby со Smalltalk, Perl, C/C++ и других языков. Ожидания этих людей сильно различаются, но так или иначе присутствуют. Поэтому рассмотрим некоторые вещи, на которых многие спотыкаются.

• Символ в Ruby представляется целым числом. Это не самостоятельный тип, как в Pascal, и не эквивалент строки длиной 1. В ближайшем будущем положение изменится и символьная константа станет строкой, но на момент написания данной книги этого еще не произошло. Рассмотрим следующий фрагмент:

x = "Hello"

y = ?А

puts "x[0] = #{x[0]}" # Печатается x[0] = 72

puts "y = #{y}"       # Печатается y = 65

if y == "А"           # Печатается no

 puts "yes"

else

 puts "no"

end

• He существует булевского типа. TrueClass и FalseClass — это два разных класса, а единственными их экземплярами являются объекты true и false.

• Многие операторы в Ruby напоминают операторы в языке С. Два заметных исключения — операторы инкремента и декремента (++ и --). Их в Ruby нет ни в «пост», ни в «пред» форме.

• Известно, что в разных языках оператор деления по модулю работает по-разному для отрицательных чисел. Не вдаваясь в споры о том, что правильно, проиллюстрируем поведение в Ruby:

puts (5 % 3)   # Печатается 2

puts (-5 % 3)  # Печатается 1

puts (5 % -3)  # Печатается -1

puts (-5 % -3) # Печатается -2

• Некоторые привыкли думать, что «ложь» можно представлять нулем, пустой строкой, нулевым символом и т.п. Но в Ruby все это равно «истине». На самом деле истиной будет все кроме объектов false и nil.

• В Ruby переменные не принадлежат никакому классу: класс есть только у значений.

• Переменные в Ruby не объявляются, однако считается хорошим тоном присваивать переменной начальное значение nil. Разумеется, при этом с переменной не ассоциируется никакой тип и даже не происходит истинной инициализации, но анализатор знает, что данное имя принадлежит переменной, а не методу.

• ARGV[0] — первый аргумент в командной строке; они нумеруются начиная с нуля. Это не имя файла или сценария, предшествующего параметрам, как argv[0] в языке С.

• Большинство операторов в Ruby на самом деле является методами; их запись в виде «знаков препинания» — не более чем удобство. Первое исключение из этого правила — набор операторов составного присваивания (+=, -= и т.д.). Второе исключение - операторы =, .., ..., !, not, &&, and, ||, or, !=, !~.

• Как и в большинстве современных языков программирования (хотя и не во всех), булевские операции закорачиваются, то есть вычисление булевского выражения заканчивается, как только его значение истинности становится известным. В последовательности операций or вычисление заканчивается, когда получено первое значение true, а в последовательности операций and — когда получено первое значение false.

• Префикс @@ применяется для переменных класса (то есть ассоциированных с классом в целом, а не с отдельным экземпляром).

• loop — не ключевое слово. Это метод модуля Kernel, а не управляющая конструкция.

• Кому-то синтаксис unless-else может показаться интуитивно неочевидным. Поскольку unless — противоположность if, то ветвь else выполняется, когда условие истинно.

• Простой тип Fixnum передается как непосредственное значение и, стало быть, не может быть изменен внутри метода. То же относится к значениям true, false и nil.

• Не путайте операторы && и || с операторами & и |. Те и другие используются в языке С; первые два предназначены для логических операций, последние два — для поразрядных.

• Операторы and и or имеют более низкий приоритет, чем && и ||. Взгляните на следующий фрагмент:

а = true

b = false

с = true

d = true

a1 = a && b or с && d   # Операции && выполняются первыми.

a2 = a && (b or с) && d # Операция or выполняется первой.

puts a1                 # Печатается false

puts a2                 # Печатается true

• He забывайте, что «оператор» присваивания имеет более высокий приоритет, чем операторы and и or! (это относится и к составным операторам присваивания: +=, -= и пр.). Например, код x = y or z выглядит как обычное предложение присваивания, но на самом деле это обособленное выражение (эквивалент (x=у) or z). Вероятно, программист имел в виду следующее: x = (y or z).

y = false

z = true

x = y or z   # Оператор = выполняется РАНЬШЕ or!

puts x       # Печатается false

(x = y) or z # Строка 5: то же, что и выше.

puts x       # Печатается false

x = (y or z) # Оператор or вычисляется сначала.

puts x       # Печатается true

• Не путайте атрибуты объектов с локальными переменными. Если вы привыкли к C++ или Java, можете забыть об этом! Переменная @my_var в контексте класса — это переменная экземпляра (или атрибут), но my_var в том же контексте — локальная переменная.

• Во многих языках, и в Ruby в том числе, есть цикл for. Рано или поздно возникает вопрос, можно ли модифицировать индексную переменную. В некоторых языках эту управляющую переменную запрещено изменять вовсе (выводится предупреждение либо сообщение об ошибке на этапе компиляции или выполнения); в других это допустимо, хотя и приводит к изменению поведения цикла. В Ruby принят третий подход. Переменная, управляющая циклом for, считается обычной переменной, которую можно изменять в любой момент, но это изменение не оказывает влияния на поведение цикла! Цикл for присваивает этой переменной последовательные значения, что бы с ней ни происходило внутри тела цикла. Например, следующий цикл будет выполнен ровно 10 раз и напечатает значения от 1 до 10:

for var in 1..10

 puts "var = #{var}"

 if var > 5

  var = var + 2

 end

end

• Имена переменных не всегда легко «на глаз» отличить от имен методов. Как решает этот вопрос анализатор? Правило такое: если анализатор видит, что идентификатору присваивается значение до его использования, то он считается переменной; в противном случае это имя метода. (Отметим, что операция присваивания может и не выполняться: достаточно того, что интерпретатор ее видел.)

 

1.5.3. Предложение case в Ruby

Во всех современных языках есть та или иная форма многопутевого ветвления. В C/C++ и Java это предложение switch, а в Pascal — предложение case. Служат они одной и той же цели и функционируют примерно одинаково.

Предложение case в Ruby похоже, но при ближайшем рассмотрении оказывается настолько уникальным, что варианты ветвления, принятые в С и в Pascal, кажутся близкими родственниками. Точного аналога предложению case в Ruby нет ни в каком другом знакомом мне языке, поэтому оно заслуживает особого внимания.

Выше мы уже рассматривали синтаксис этого предложения, а теперь сосредоточимся на его семантике.

• Для начала рассмотрим тривиальный пример. Выражение expression сравнивается со значением value, и, если они совпадают, выполняется некоторое действие. Ничего удивительного.

case expression

 when value

  некоторое действие

end

В Ruby для этой цели есть специальный оператор === (называется оператором отношения). Иногда его еще называют (не совсем правильно) оператором ветвящегося равенства. Неправильность в том, что он не всегда относится именно к проверке на равенство.

• Предыдущее предложение можно записать и так:

if value === expression

 некоторое действие

end

• Не путайте оператор отношения с оператором проверки на равенство (==). Они принципиально различны, хотя во многих случаях ведут себя одинаково. Оператор отношения определен по-разному в разных классах, а для данного класса его поведение может зависеть от типа переданного операнда.

• Не думайте, что проверяемое выражение — это объект, которому сравниваемое значение передается в качестве параметра. На самом деле как раз наоборот (мы это только что видели).

• Это подводит нас к наблюдению, что x===y означает вовсе не то же самое, что y===x! Иногда результат совпадает, но в общем случае оператор отношения не коммутативен. (Именно поэтому нам не нравится термин «оператор ветвящегося равенства» — ведь проверка на равенство всегда коммутативна.) Если перевернуть исходный пример, окажется, что следующий код ведет себя иначе:

case value

 when expression

  некоторое действие

end

• В качестве примера рассмотрим строку str и образец (регулярное выражение) pat, с которым эта строка успешно сопоставляется.

Выражение str =~ pat истинно, как в языке Perl. Поскольку Ruby определяет противоположную семантику оператора =~ в классе Regexp, можно также сказать, что выражение pat =~ str истинно. Следуя той же логике, мы обнаруживаем, что истинно и pat === str (исходя из того, как определен оператор === в классе Regexp). Однако выражение str === pat истинным не является. А значит, фрагмент

case "Hello"

 when /Hell/

  puts "Есть соответствие."

 else

  puts "Нет соответствия."

end

делает не то же самое, что фрагмент

case /Hell/

 when "Hello"

  puts "Есть соответствие."

 else

  puts "Нет соответствия."

end

Если это вас смущает, просто постарайтесь запомнить. А если не смущает, тем лучше!

• Программисты, привыкшие к С, могут быть озадачены отсутствием предложений break в ветвях case. Такое использование break в Ruby необязательно (и недопустимо). Связано это с тем, что «проваливание» редко бывает желательно при многопутевом ветвлении. В конце каждой ветви when имеется неявный переход на конец предложения case. В этом отношении Ruby напоминает Pascal.

• Значения в каждой ветви case могут быть произвольными. На типы никаких ограничений не налагается. Они не обязаны быть константами; допускаются и переменные, и сложные выражения. Кроме того, в ветви может проверяться попадание в диапазон.

• В ветвях case могут находиться пустые действия (пустые предложения). Значения в разных ветвях не обязательно должны быть уникальными — допускаются перекрытия, например:

case x

 when 0

 when 1..5

  puts "Вторая ветвь"

 when 5..10

  puts "Третья ветвь"

 else

  puts "Четвертая ветвь"

end

Если x принимает значение 0, ничего не делается. Для значения 5 печатается строка «Вторая ветвь» — несмотря на то что 5 удовлетворяет и условию в третьей ветви.

• Перекрытие ветвей допускается потому, что они вычисляются в строгом порядке и выполняется закорачивание. Иными словами, если вычисление выражения в какой-то ветви оказалось успешным, то следующие ветви не вычисляются. Поэтому не стоит помещать в ветви case выражения, в которых вызываются методы с побочными эффектами. (Впрочем, такие вызовы в любом случае сомнительны). Имейте также в виду, что такое поведение может замаскировать ошибки, которые произошли бы во время выполнения, если бы выражение вычислялось. Например:

case x

 when 1..10

  puts "Первая ветвь"

 when foobar() # Возможен побочный эффект?

  puts "Вторая ветвь"

 when 5/0      # Деление на нуль!

  puts "Третья ветвь"

 else

  puts "Четвертая ветвь"

end

Если x находится в диапазоне от 1 до 10, то метод foobar() не вызывается, а выражение 5/0 (которое, естественно, привело бы к ошибке) не вычисляется.

 

1.5.4. Рубизмы и идиомы

Материал в этом разделе во многом пересекается с изложенным выше. Но не задумывайтесь особо, почему мы решили разбить его именно таким образом. Просто многие вещи трудно точно классифицировать и организовать единственно правильным образом. Мы ставили себе задачу представить информацию в удобном для усвоения виде.

Ruby проектировался как непротиворечивый и ортогональный язык. Но вместе с тем это сложный язык, в котором есть свои идиомы и странности. Некоторые из них мы обсудим ниже.

• С помощью ключевого слова alias можно давать глобальным переменным и методам альтернативные имена (синонимы).

• Пронумерованные глобальные переменные $1, $2, $3 и т.д. не могут иметь синонимов.

• Мы не рекомендуем использовать «специальные переменные» $=, $_, $/ и им подобные. Иногда они позволяют написать более компактный код, но при этом он не становится более понятным. Поэтому в данной книге мы прибегаем к ним очень редко, что и вам рекомендуем.

• Не путайте операторы диапазона .. и ... — первый включает верхнюю границу, второй исключает. Так, диапазон 5..10 включает число 10, а диапазон 5...10 — нет.

• С диапазонами связана одна мелкая деталь, которая может вызвать путаницу. Если дан диапазон m..n, то метод end вернет конечную его точку n, равно как и его синоним last. Но те же методы возвращают значение n и для диапазона m...n, хотя n не включается в него. Чтобы различить эти две ситуации, предоставляется метод end_excluded?.

• Не путайте диапазоны с массивами. Следующие два присваивания абсолютно различны:

x = 1..5

x = [1, 2, 3, 4, 5]

Однако есть удобный метод to_a для преобразования диапазона в массив. (Во многих других типах тоже есть такой метод.)

• Часто бывает необходимо присвоить переменной значение лишь в том случае, когда у нее еще нет никакого значения. Поскольку «неприсвоенная» переменная имеет значение nil, можно решить эту задачу так: x = x || 5 или сокращенно x ||= 5. Имейте в виду, что значение false, а равно и nil, будет при этом перезаписано.

• В большинстве языков для обмена значений двух переменных нужна дополнительная временная переменная. В Ruby наличие механизма множественного присваивания делает ее излишней: выражение x, y = y, x обменивает значения x и y.

• Четко отличайте класс от экземпляра. Например, у переменной класса @@foobar областью видимости является весь класс, а переменная экземпляра @foobar заново создается в каждом объекте класса.

• Аналогично метод класса ассоциирован с тем классом, в котором определен; он не принадлежит никакому конкретному объекту и не может вызываться от имени объекта. При вызове метода класса указывается имя класса, а при вызове метода экземпляра - имя объекта.

• В публикациях, посвященных Ruby, часто для обозначения метода экземпляра применяют решеточную нотацию. Например, мы пишем File.chmod, чтобы обозначить метод chmod класса File, и File#chmod для обозначения метода экземпляра с таким же именем. Эта нотация не является частью синтаксиса Ruby. Мы старались не пользоваться ей в этой книге.

• В Ruby константы не являются истинно неизменными. Их нельзя изменять в теле методов экземпляра, но из других мест это вполне возможно.

• Ключевое слово yield пришло из языка CLU и некоторым программистам может быть непонятно. Оно используется внутри итератора, чтобы передать управление блоку, с которым итератор был вызван. В данном случае yield не означает, что нужно получить результат или вернуть значение. Скорее, речь идет о том, чтобы уступить процессор для работы.

• Составные операторы присваивания +=, -= и пр. — это не методы (собственно, это даже не операторы). Это всего лишь «синтаксическая глазурь» или сокращенная форма записи более длинной формы. Поэтому x += y значит в точности то же самое, что x = x + y. Если оператор + перегружен, то оператор += «автоматически» учитывает новую семантику.

• Из-за того, как определены составные операторы присваивания, их нельзя использовать для инициализации переменных. Если первое обращение к переменной x выглядит как x += 1, возникнет ошибка. Это интуитивно понятно для программистов, если только они не привыкли к языку, в котором переменные автоматически инициализируются нулем или пустым значением.

• Такое поведение можно в некотором смысле обойти. Можно определить операторы для объекта nil, так что в случае, когда начальное значение переменной равно nil, мы получим желаемый результат. Так, метод nil.+, приведенный ниже, позволит инициализировать объект типа string или Fixnum, для чего достаточно вернуть аргумент other. Таким образом, nil + other будет равно other.

def nil.+(other)

 other

end

Мы привели этот код для иллюстрации возможностей Ruby, но стоит ли поступать так на практике, оставляем на усмотрение читателя.

• Уместно будет напомнить, что Class — это объект, a Object — это класс. Мы попытаемся прояснить этот вопрос в следующей главе, а пока просто повторяйте это как мантру.

• Некоторые операторы нельзя перегружать, потому что они встроены в сам язык, а не реализованы в виде методов. К таковым относятся =, .., ..., and, or, not, &&, ||, !, != и !~. Кроме того, нельзя перегружать составные операторы присваивания (+=, -= и т.д.). Это не методы и, пожалуй, даже не вполне операторы.

• Имейте в виду, что хотя оператор присваивания перегружать нельзя, тем не менее возможно написать метод экземпляра с именем fоо= (тогда станет допустимым предложение x.foo = 5). Можете рассматривать знак равенства как суффикс.

• Напомним: «голый» оператор разрешения области видимости подразумевает наличие Object перед собой, то есть ::Foo — то же самое, что Objеct::Foo.

• Как уже говорилось, fail — синоним raise.

• Напомним, что определения в Ruby исполняются. Вследствие динамической природы языка можно, например, определить два метода совершенно по-разному в зависимости от значения признака, проверяемого во время выполнения.

• Напомним, что конструкция for (for x in а) на самом деле вызывает итератор each. Любой класс, в котором такой итератор определен, можно обходить в цикле for.

• Не забывайте, что метод, определенный на верхнем уровне, добавляется в модуль Kernel и, следовательно, становится членом класса Object.

• Методы установки (например, fоо=) должны вызываться от имени объекта, иначе анализатор решит, что речь идет о присваивании переменной с таким именем.

• Напомним, что ключевое слово retry можно использовать в итераторах, но не в циклах общего вида. В контексте итератора оно заставляет заново инициализировать все параметры и возобновить текущую итерацию с начала.

• Ключевое слово retry применяется также при обработке исключений. Не путайте два этих вида использования.

• Метод объекта initialize всегда является закрытым.

• Когда итератор заканчивается левой фигурной скобкой (или словом end) и возвращает значение, это значение можно использовать для вызова последующих методов, например:

squares = [1,2,3,4,5].collect do |x| x**2 end.reverse

# squares теперь равно [25,16,9,4,1]

• В конце программы на Ruby часто можно встретить идиому

if $0 == __FILE__

Таким образом проверяется, исполняется ли файл как автономный кусок кода (true) или как дополнительный, например библиотека (false). Типичное применение — поместить некую «главную программу» (обычно с тестовым кодом) в конец библиотеки.

• Обычное наследование (порождение подкласса) обозначается символом <:

class Dog < Animal

 # ...

end

Однако для создания синглетного класса (анонимного класса, который расширяет единственный экземпляр) применяется символ <<:

class << platypus

 # ...

end

• При передаче блока итератору есть тонкое различие между фигурными скобками ({}) и операторными скобками do-end. Связано оно с приоритетом:

mymethod param1, foobar do ... end

# Здесь do-end связано с mymethod.

mymethod param1, foobar { ... }

# А здесь {} связано с именем foobar, предполагается, что это метод.

• Традиционно в Ruby однострочные блоки заключают в фигурные скобки, а многострочные — в скобки do-end, например:

my_array.each { |x| puts x }

my_array.each do |x|

 print x

 if x % 2 == 0

  puts " четно."

 else

  puts " нечетно."

 end

end

Это необязательно и в некоторых случаях даже нежелательно.

• Помните, что строки (strings) в некотором смысле двулики: их можно рассматривать как последовательность символов или как последовательность строчек (lines). Кому-то покажется удивительным, что итератор each оперирует строками (здесь под «строкой» понимается группа символов, завершающаяся разделителем записей, который по умолчанию равен символу новой строки). У each есть синоним each_line. Если вы хотите перебирать символы, можете воспользоваться итератором each_byte. Итератор sort также оперирует строками. Для строк (strings) не существует итератора each_index из-за возникающей неоднозначности. Действительно, хотим ли мы обрабатывать строку посимвольно или построчно? Все это со временем войдет в привычку.

• Замыкание (closure) запоминает контекст, в котором было создано. Один из способов создать замыкание — использование объекта Proc. Например:

def power(exponent)

 proc {|base| base**exponent}

end

square = power(2)

cube = power(3)

a = square.call(11) # Результат равен 121.

b = square.call(5)  # Результат равен 25.

с = cube.call(6)    # Результат равен 216.

d = cube.call(8)    # Результат равен 512.

Обратите внимание, что замыкание «знает» значение показателя степени, переданное ему в момент создания.

• Однако помните: в замыкании используется переменная, определенная во внешней области видимости (что вполне допустимо). Это свойство может оказаться полезным, но приведем пример неправильного использования:

$exponent = 0

def power

 proc {|base| base**$exponent}

end

$exponent = 2

square = power

$exponent = 3

cube = power

a = square.call(11) # Неверно! Результат равен 1331.

b = square.call(5) # Неверно! Результат равен 125.

# Оба результата неверны, поскольку используется ТЕКУЩЕЕ

# значение $exponent. Так было бы даже в том случае, когда

# используется локальная переменная, покинувшая область

# видимости (например, с помощью define_method).

с = cube.call(6) # Результат равен 216.

d = cube.call(8) # Результат равен 512.

• Напоследок рассмотрим несколько искусственный пример. Внутри блока итератора times создается новый контекст, так что x — локальная переменная. Переменная closure уже определена на верхнем уровне, поэтому для блока она не будет локальной.

closure = nil # Определим замыкание, чтобы его имя было известно.

1.times do    # Создаем новый контекст.

 x = 5        # Переменная x локальная в этом блоке,

 closure = Proc.new { puts "В замыкании, x = #{x}" }

end

x = 1

# Определяем x на верхнем уровне.

closure.call # Печатается: В замыкании, x = 5

Обратите внимание, что переменная x, которой присвоено значение 1, — это новая переменная, определенная на верхнем уровне. Она не совпадает с одноименной переменной, определенной внутри блока. Замыкание печатает 5, так как запоминает контекст своего создания, в котором была определена переменная x со значением 5.

• Переменные с именами, начинающимися с одного символа @, определенные внутри класса, — это, вообще говоря, переменные экземпляра. Однако если они определены вне любого метода, то становятся переменными экземпляра класса. (Это несколько противоречит общепринятой терминологии ООП, в которой «экземпляр класса» — то же самое, что и «экземпляр>> или «объект».) Пример:

class Myclass

 @x = 1  # Переменная экземпляра класса.

 @y = 2  # Еще одна.

 def mymethod

  @x = 3 # Переменная экземпляра.

  # Заметим, что в этой точке @y недоступна.

 end

end

Переменная экземпляра класса (@y в предыдущем примере — в действительности атрибут объекта класса Myclass, являющегося экземпляром класса Class. (Напомним, что Class — это объект, a Object — это класс.) На переменные экземпляра класса нельзя ссылаться из методов экземпляра и, вообще говоря, они не очень полезны.

• attr, attr_reader, attr_writer и attr_accessor — сокращенная запись для определения методов чтения и установки атрибутов. В качестве аргументов они принимают символы (экземпляры класса Symbol).

• Присваивание переменной, имя которой содержит оператор разрешения области видимости, недопустимо. Например, Math::Pi = 3.2 — ошибка.

 

1.5.5. Ориентация на выражения и прочие вопросы

В Ruby выражения важны почти так же, как предложения. Для программиста на С это звучит знакомо, а для программиста на Pascal — откровенная нелепость. Но Ruby ориентирован на выражения даже в большей степени, чем С.

Заодно в этом разделе мы остановимся на паре мелких вопросов, касающихся регулярных выражений; считайте это небольшим бонусом.

• В Ruby любое присваивание возвращает то же значение, которое стоит в правой части. Поэтому иногда мы можем немного сократить код, как показано ниже, но будьте осторожны, имея дело с объектами! Не забывайте, что это почти всегда ссылки.

x = y = z = 0  # Все переменные сейчас равны 0.

а = b = с = [] # Опасно! a, b и с ссылаются

               # на ОДИН И ТОТ ЖЕ пустой массив.

x = 5

y = x += 2 # Сейчас x и у равны 7.

Напомним однако, что значения типа Fixnum и им подобные хранятся непосредственно, а не как ссылки на объекты.

• Многие управляющие конструкции возвращают значения, в частности if, unless и case. Следующий код корректен; он показывает, что при принятии решения ветви могут быть выражениями, а не полноценными предложениями.

а = 5

x = if а < 8 then 6 else 7 end # x равно 6.

y= if a<8 # y тоже равно 6;

 6        # предложение if может располагаться

else      # на одной строке

 7        # или на нескольких.

end

# unless тоже работает; z присваивается значение 4.

z = unless x == y then 3 else 4 end

t = case a # t получает

 when 0..3 # значение

  "low"    # medium,

 when 4..6

  "medium"

 else

  "high"

end

Здесь мы сделали такие отступы, будто case является присваиванием. Мы воспринимаем такую запись спокойно, хотя вам она может не понравиться.

• Отметим, что циклы while и until, напротив, не возвращают никаких полезных значений; обычно их значением является nil:

i = 0

x = while (i < 5) # x равно nil.

 puts i+=1

end

• Тернарный оператор можно использовать как в предложениях, так и в выражениях. В силу синтаксических причин (или ограничений анализатора) скобки здесь обязательны:

x = 6

y = x == 5 ? 0 : 1 #y равно 1.

x == 5 ? puts("Привет") : puts("Пока") # Печатается: "Пока"

• Предложение return в конце метода можно опускать. Метод всегда возвращает значение последнего вычисленного выражения, в каком бы месте это вычисление ни происходило.

• Когда итератор вызывается с блоком, последнее выражение, вычисленное в блоке, возвращается в качестве значения блока. Если при этом в теле итератора есть предложение x = yield, то x будет присвоено это значение.

• Регулярные выражения. Напомним, что после регулярного выражения можно написать модификатор многострочности /m, и в этом случае точка (.) будет сопоставляться с символом новой строки.

• Регулярные выражения. Опасайтесь соответствий нулевой длины. Если все элементы регулярного выражения необязательны, то такому образцу будет соответствовать «ничто», причем соответствие всегда будет найдено в начале строки. Это типичная ошибка, особенно часто ее допускают новички.