Ruby 面向?qū)ο?/h1>

Ruby 是純面向?qū)ο蟮恼Z言，Ruby 中的一切都是以對象的形式出現(xiàn)。Ruby 中的每個值都是一個對象，即使是最原始的東西：字符串、數(shù)字，甚至連 true 和 false 都是對象。類本身也是一個對象，是 Class 類的一個實例。本章將向您講解所有與 Ruby 面向?qū)ο笙嚓P(guān)的主要功能。

類用于指定對象的形式，它結(jié)合了數(shù)據(jù)表示法和方法，把數(shù)據(jù)整理成一個整齊的包。類中的數(shù)據(jù)和方法被稱為類的成員。

Ruby 類定義

當(dāng)您定義一個類時，您實際是定義了一個數(shù)據(jù)類型的藍(lán)圖。這實際上并沒有定義任何的數(shù)據(jù)，而是定義了類的名稱意味著什么，也就是說，定義了類的對象將由什么組成，以及在該對象上能執(zhí)行什么操作。

類定義以關(guān)鍵字 class 開始，后跟類名稱，最后以一個 end 進(jìn)行分隔表示終止該類定義。例如，我們使用關(guān)鍵字 class 來定義 Box 類，如下所示：

    class Box
       code
    end

按照慣例，名稱必須以大寫字母開頭，如果包含多個單詞，每個單詞首字母大寫，但此間沒有分隔符（例如：CamelCase）。

定義 Ruby 對象

類提供了對象的藍(lán)圖，所以基本上，對象是根據(jù)類進(jìn)行創(chuàng)建的。我們使用 new 關(guān)鍵字聲明類的對象。下面的語句聲明了類 Box 的兩個對象：

    box1 = Box.new
    box2 = Box.new

initialize 方法

initialize 方法是一個標(biāo)準(zhǔn)的 Ruby 類方法，與其他面向?qū)ο缶幊陶Z言中的 constructor 工作原理類似。當(dāng)您想要在創(chuàng)建對象的同時初始化一些類變量，initialize 方法就派上用場了。該方法帶有一系列參數(shù)，與其他 Ruby 方法一樣，使用該方法時，必須在前面放置 def 關(guān)鍵字，如下所示：

    class Box
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
    end

實例變量

實例變量是類屬性，它們在使用類創(chuàng)建對象時就變成對象的屬性。每個對象的屬性是單獨賦值的，和其他對象之間不共享值。在類的內(nèi)部，是使用 @ 運算符訪問這些屬性，在類的外部，則是使用稱為訪問器方法的公共方法進(jìn)行訪問。下面我們以上面定義的類 Box 為實例，把 @width 和 @height 作為類 Box 的實例變量。

    class Box
       def initialize(w,h)
          # 給實例變量賦值
          @width, @height = w, h
       end
    end

訪問器 & 設(shè)置器 方法

為了在類的外部使用變量，我們必須在訪問器方法內(nèi)部定義這些變量，這些訪問器方法也被稱為獲取器方法。下面的實例演示了訪問器方法的用法：

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end

       # 訪問器方法
       def printWidth
          @width
       end

       def printHeight
          @height
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = Box.new(10, 20)

    # 使用訪問器方法
    x = box.printWidth()
    y = box.printHeight()

    puts "Width of the box is : #{x}"
    puts "Height of the box is : #{y}"

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Width of the box is : 10
    Height of the box is : 20

與用于訪問變量值的訪問器方法類似，Ruby 提供了一種在類的外部設(shè)置變量值的方式，也就是所謂的設(shè)置器方法，定義如下：

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end

       # 訪問器方法
       def getWidth
          @width
       end
       def getHeight
          @height
       end

       # 設(shè)置器方法
       def setWidth=(value)
          @width = value
       end
       def setHeight=(value)
          @height = value
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = Box.new(10, 20)

    # 使用設(shè)置器方法
    box.setWidth = 30
    box.setHeight = 50

    # 使用訪問器方法
    x = box.getWidth()
    y = box.getHeight()

    puts "Width of the box is : #{x}"
    puts "Height of the box is : #{y}"

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Width of the box is : 30
    Height of the box is : 50

實例方法

實例方法的定義與其他方法的定義一樣，都是使用 def 關(guān)鍵字，但它們只能通過類實例來使用，如下面實例所示。它們的功能不限于訪問實例變量，也能按照您的需求做更多其他的任務(wù)。

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       # constructor method
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 實例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = Box.new(10, 20)

    # 調(diào)用實例方法
    a = box.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Area of the box is : 200

類方法 & 類變量

類變量是在類的所有實例中共享的變量。換句話說，類變量的實例可以被所有的對象實例訪問。類變量以兩個 @ 字符（@@）作為前綴，類變量必須在類定義中被初始化，如下面實例所示。

類方法使用 def self.methodname() 定義，類方法以 end 分隔符結(jié)尾。類方法可使用帶有類名稱的 classname.methodname 形式調(diào)用，如下面實例所示：

    #!/usr/bin/ruby -w

    class Box
       # 初始化類變量
       @@count = 0
       def initialize(w,h)
          # 給實例變量賦值
          @width, @height = w, h

          @@count += 1
       end

       def self.printCount()
          puts "Box count is : #@@count"
       end
    end

    # 創(chuàng)建兩個對象
    box1 = Box.new(10, 20)
    box2 = Box.new(30, 100)

    # 調(diào)用類方法來輸出盒子計數(shù)
    Box.printCount()

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Box count is : 2

to_s 方法

您定義的任何類都有一個 to_s 實例方法來返回對象的字符串表示形式。下面是一個簡單的實例，根據(jù) width 和 height 表示 Box 對象：

    #!/usr/bin/ruby -w

    class Box
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 定義 to_s 方法
       def to_s
          "(w:#@width,h:#@height)"  # 對象的字符串格式
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = Box.new(10, 20)

    # 自動調(diào)用 to_s 方法
    puts "String representation of box is : #{box}"

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    String representation of box is : (w:10,h:20)

訪問控制

Ruby 為您提供了三個級別的實例方法保護(hù)，分別是 public、private 或 protected。Ruby 不在實例和類變量上應(yīng)用任何訪問控制。

• Public 方法： Public 方法可被任意對象調(diào)用。默認(rèn)情況下，方法都是 public 的，除了 initialize 方法總是 private 的。
• Private 方法： Private 方法不能從類外部訪問或查看。只有類方法可以訪問私有成員。
• Protected 方法： Protected 方法只能被類及其子類的對象調(diào)用。訪問也只能在類及其子類內(nèi)部進(jìn)行。

下面是一個簡單的實例，演示了這三種修飾符的語法：

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end

       # 實例方法默認(rèn)是 public 的
       def getArea
          getWidth() * getHeight
       end

       # 定義 private 的訪問器方法
       def getWidth
          @width
       end
       def getHeight
          @height
       end
       # make them private
       private :getWidth, :getHeight

       # 用于輸出面積的實例方法
       def printArea
          @area = getWidth() * getHeight
          puts "Big box area is : #@area"
       end
       # 讓實例方法是 protected 的
       protected :printArea
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = Box.new(10, 20)

    # 調(diào)用實例方法
    a = box.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"

    # 嘗試調(diào)用 protected 的實例方法
    box.printArea()

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果。在這里，第一種方法調(diào)用成功，但是第二方法會產(chǎn)生一個問題。

Area of the box is : 200
test.rb:42: protected method `printArea' called for #
<Box:0xb7f11280 @height=20, @width=10> (NoMethodError)

類的繼承

繼承，是面向?qū)ο缶幊讨凶钪匾母拍钪?。繼承允許我們根據(jù)另一個類定義一個類，這樣使得創(chuàng)建和維護(hù)應(yīng)用程序變得更加容易。

繼承有助于重用代碼和快速執(zhí)行，不幸的是，Ruby 不支持多繼承，但是 Ruby 支持 mixins。mixin 就像是多繼承的一個特定實現(xiàn)，在多繼承中，只有接口部分是可繼承的。

當(dāng)創(chuàng)建類時，程序員可以直接指定新類繼承自某個已有類的成員，這樣就不用從頭編寫新的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。這個已有類被稱為基類或父類，新類被稱為派生類或子類。

Ruby 也提供了子類化的概念，子類化即繼承，下面的實例解釋了這個概念。擴展一個類的語法非常簡單。只要添加一個 < 字符和父類的名稱到類語句中即可。例如，下面定義了類 BigBox 是 Box 的子類：

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 實例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end

    # 定義子類
    class BigBox < Box

       # 添加一個新的實例方法
       def printArea
          @area = @width * @height
          puts "Big box area is : #@area"
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = BigBox.new(10, 20)

    # 輸出面積
    box.printArea()

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Big box area is : 200

方法重載

雖然您可以在派生類中添加新的功能，但有時您可能想要改變已經(jīng)在父類中定義的方法的行為。這時您可以保持方法名稱不變，重載方法的功能即可，如下面實例所示：

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 實例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end

    # 定義子類
    class BigBox < Box

       # 改變已有的 getArea 方法
       def getArea
          @area = @width * @height
          puts "Big box area is : #@area"
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = BigBox.new(10, 20)

    # 使用重載的方法輸出面積
    box.getArea()

運算符重載

我們希望使用 + 運算符執(zhí)行兩個 Box 對象的向量加法，使用 * 運算符來把 Box 的 width 和 height 相乘，使用一元運算符 - 對 Box 的 width 和 height 求反。下面是一個帶有數(shù)學(xué)運算符定義的 Box 類版本：

    class Box
      def initialize(w,h) # 初始化 width 和 height
        @width,@height = w, h
      end

      def +(other)         # 定義 + 來執(zhí)行向量加法
        Box.new(@width + other.width, @height + other.height)
      end

      def -@               # 定義一元運算符 - 來對 width 和 height 求反
        Box.new(-@width, -@height)
      end

      def *(scalar)        # 執(zhí)行標(biāo)量乘法
        Box.new(@width*scalar, @height*scalar)
      end
    end

凍結(jié)對象

有時候，我們想要防止對象被改變。在 Object 中，freeze 方法可實現(xiàn)這點，它能有效地把一個對象變成一個常量。任何對象都可以通過調(diào)用 Object.freeze 進(jìn)行凍結(jié)。凍結(jié)對象不能被修改，也就是說，您不能改變它的實例變量。

您可以使用 Object.frozen? 方法檢查一個給定的對象是否已經(jīng)被凍結(jié)。如果對象已被凍結(jié)，該方法將返回 true，否則返回一個 false 值。下面的實例解釋了這個概念：

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end

       # 訪問器方法
       def getWidth
          @width
       end
       def getHeight
          @height
       end

       # 設(shè)置器方法
       def setWidth=(value)
          @width = value
       end
       def setHeight=(value)
          @height = value
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = Box.new(10, 20)

    # 讓我們凍結(jié)該對象
    box.freeze
    if( box.frozen? )
       puts "Box object is frozen object"
    else
       puts "Box object is normal object"
    end

    # 現(xiàn)在嘗試使用設(shè)置器方法
    box.setWidth = 30
    box.setHeight = 50

    # 使用訪問器方法
    x = box.getWidth()
    y = box.getHeight()

    puts "Width of the box is : #{x}"
    puts "Height of the box is : #{y}"

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Box object is frozen object
    test.rb:20:in `setWidth=': can't modify frozen object (TypeError)
            from test.rb:39

類常量

您可以在類的內(nèi)部定義一個常量，通過把一個直接的數(shù)值或字符串值賦給一個變量來定義的，常量的定義不需要使用 @ 或 @@。按照慣例，常量的名稱使用大寫。

一旦常量被定義，您就不能改變它的值，您可以在類的內(nèi)部直接訪問常量，就像是訪問變量一樣，但是如果您想要在類的外部訪問常量，那么您必須使用 classname::constant，如下面實例所示。

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       BOX_COMPANY = "TATA Inc"
       BOXWEIGHT = 10
       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 實例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end

    # 創(chuàng)建對象
    box = Box.new(10, 20)

    # 調(diào)用實例方法
    a = box.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"
    puts Box::BOX_COMPANY
    puts "Box weight is: #{Box::BOXWEIGHT}"

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Area of the box is : 200
    TATA Inc
    Box weight is: 10

類常量可被繼承，也可像實例方法一樣被重載。

使用 allocate 創(chuàng)建對象

可能有一種情況，您想要在不調(diào)用對象構(gòu)造器 initialize 的情況下創(chuàng)建對象，即，使用 new 方法創(chuàng)建對象，在這種情況下，您可以調(diào)用 allocate 來創(chuàng)建一個未初始化的對象，如下面實例所示：

    #!/usr/bin/ruby -w

    # 定義類
    class Box
       attr_accessor :width, :height

       # 構(gòu)造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end

       # 實例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end

    # 使用 new 創(chuàng)建對象
    box1 = Box.new(10, 20)

    # 使用 allocate 創(chuàng)建兩一個對象
    box2 = Box.allocate

    # 使用 box1 調(diào)用實例方法
    a = box1.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"

    # 使用 box2 調(diào)用實例方法
    a = box2.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Area of the box is : 200
    test.rb:14: warning: instance variable @width not initialized
    test.rb:14: warning: instance variable @height not initialized
    test.rb:14:in `getArea': undefined method `*'
       for nil:NilClass (NoMethodError) from test.rb:29

類信息

如果類定義是可執(zhí)行代碼，這意味著，它們可在某個對象的上下文中執(zhí)行，self 必須引用一些東西。讓我們來看看下面的實例：.

    #!/usr/bin/ruby -w

    class Box
       # 輸出類信息
       puts "Type of self = #{self.type}"
       puts "Name of self = #{self.name}"
    end

當(dāng)上面的代碼執(zhí)行時，它會產(chǎn)生以下結(jié)果：

    Type of self = Class
    Name of self = Box

這意味著類定義可通過把該類作為當(dāng)前對象來執(zhí)行，同時也意味著元類和父類中的該方法在方法定義執(zhí)行期間是可用的。