Язык формирует способ нашего мышления и определяет то, о чем мы можем размышлять.

(Бенджамин Ди Уорф)

Стоит напомнить, что в новом языке программирования иногда видят панацею, особенно его адепты. Но ни один язык не сможет заменить все остальные. Не существует инструмента, безусловно пригодного для решения любой мыслимой задачи. Есть много предметных областей и много ограничений, налагаемых решаемыми в них задачами.

А самое главное — есть разные пути обдумывания задач, и это следствие разного опыта и личных качеств самих программистов. Поэтому в обозримой перспективе будут появляться все новые и новые языки. А пока есть много языков, будет много людей, которые их критикуют и защищают. Короче говоря, «языковым войнам» конца не предвидится, но мы в этой книге не станем принимать в них участия.

И тем не менее в постоянном поиске новой, более удачной системы записи программ нас иногда озаряют идеи, переживающие контекст, в котором зародились. Как Pascal многое позаимствовал у Algol, как Java выросла из С, так и каждый язык что-то берет у своих предшественников.

Язык - это одновременно набор инструментов и площадка для игр. У него есть практическая сторона, но он же служит и полигоном для испытания новых идей, которые могут быть приняты или отвергнуты сообществом программистов.

Одна из наиболее далеко идущих идей — концепция объектно-ориентированного программирования (ООП). Многие скажут, что значимость ООП имеет скорее эволюционный, нежели революционный характер, но никто не возразит против того, что оно оказало огромное влияние на индустрию. Двадцать пять лет назад объектная ориентированность представляла в основном академический интерес; сегодня это универсально принятая парадигма.

Вездесущность ООП породила много «рекламной чепухи» в индустрии. В классической работе, написанной в конце 1980-х годов, Роджер Кинг отметил: «Если вы хотите продать кошку специалисту по компьютерам, скажите, что она объектно-ориентированная». Мнения по поводу того, что на самом деле представляет собой ООП, весьма неоднородны, и даже среди тех, кто разделяет общую точку зрения, имеются разногласия относительно терминологии.

Мы не ставим себе целью поучаствовать в спорах. Мы согласны, что ООП — полезный инструмент и ценная методология решения задач; мы не утверждаем, что она способна излечить рак.

Что касается истинной природы ООП, то у нас есть любимые определения и термины, но мы пользуемся ими лишь для эффективного общения, так что пререкаться по поводу смысла слов не станем.

Обо всем этом пришлось сказать лишь потому, что знакомство с основами ООП необходимо для чтения этой книги и понимания примеров и подходов. Что бы ни говорили о Ruby, он безусловно является объектно-ориентированным языком.

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.

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

fido

rover

spot

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.

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

Polygon

Rectangle

Polygon

Если класс

B

A

B

A

A

B

А

B

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

B

foo

A

Отношение между классом и его суперклассом интересно и важно, обычно его называют отношением «является». Действительно, квадрат

Square

Rectangle

Rectangle

Polygon

Это подводит нас к теме множественного наследования. Можно представить себе класс, который наследует нескольким классам. Например, классы

Dog

Cat

Mammal

Sparrow

Raven

ingedCreature

Bat

Mammal

WingedCreature

Множественное наследование, вероятно, наиболее противоречивая часть ООП. Некоторые указывают на потенциальные неоднозначности, требующие разрешения. Например, если в обоих классах

Mammal

WingedCreature

size

eat

Bat

Mammal

WingedCreature

Organism

Organism

Bat

Bat

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.

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

A

А

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

implements

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

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

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

nil

_

• 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

$/

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

Комментарии в Ruby начинаются со знака решетки (

#

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

=end

=begin

Назначение этой программы - излечить рак

и установить мир во всем мире.

=end

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

[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"

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

=>

{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.

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

::                

[]                

**                

+ - ! ~           

* / %              

+ -               

<< >>             

&                 

|| ^              

> >= < <=         

== === <=> != =~ !~

&&                 

||                 

.. ...             

= (also +=, -=, …)

?:                

not                

and or             

Некоторые из перечисленных символов служат сразу нескольким целям. Например, оператор

<<

+

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

В любом руководстве первой всегда приводят программу, печатающую строку

Hello, world!

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

print

Kernel

Далее мы вызываем метод

gets

str

chomp!

Обратите внимание, что

print

gets

Object

Kernel

chomp!

str

print "foo"

print("foo")

В переменной

str

Метод

exit

if

if

if

else

str

nil

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

nil

nil

false

""

В следующем предложении над строкой выполняется операция

chomp!

chomp

В следующем предложении мы видим пример множественного присваивания. Метод

split

В следующем предложении

if

end

end

else

then

Метод

to_f

temp

Предложение

case

С

F

Кстати, предложение

case

В самом вычислении нет ничего интересного. Но обратите внимание, что переменные с и

f

case

case

elif

Мы воспользовались этим фактом, чтобы понять, какая ветвь исполнялась, и в зависимости от этого вывести то или другое сообщение. Сравнение

f

nil

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.

Потратим немного времени на изучение управляющих конструкций. Мы уже видели простое предложение

if

if

unless

else

if

unless

Таблица 1.1. Условные предложения

Здесь формы с ключевыми словами

if

unless

then

else

Предложение

case

case

===

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

"одно значение"

"другое значение"

print

else

Если проверяемое выражение — целое число, то его можно сравнивать с целочисленным диапазоном (например,

3..8

В Ruby имеется богатый набор циклических конструкций. К примеру,

while

until

if

unless

Kernel

loop

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

until

begin

end

while

until

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

for

each

for

each

В циклах 5 и 6 используется конструкция

loop

loop

Kernel

В циклах 7 и 8 используется тот факт, что у массива есть числовой индекс. Итератор

times

upto

Цикл 9 — это вариант цикла

for

each_index

В предыдущих примерах мы уделили недостаточно внимания вариантам циклов

while

loop

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

Ключевое слово

retry

begin-end

for

Ключевое слово

redo

retry

while

until

retry

Ключевое слово

next

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

for

В качестве примера рассмотрим многоцелевой итератор, который имитирует цикл с проверкой условия в конце (как в конструкции

do-while

repeat-until

def repeat(condition)

 yield

 retry if not condition

end

В этом примере ключевое слово

yield

j=0

repeat (j >= 10) do

 j += 1

 puts j

end

С помощью

yield

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

end

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

raise

Kernel

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

"Произошла ошибка"

В примере 3 возбуждается исключение типа

ArgumentError

"Неверные данные"

"filename:line"

"filename:line:in 'method'"

caller

А как обрабатываются исключения в Ruby? Для этой цели служит блок

begin-end

begin

 #Ничего полезного.

 #...

end

Просто перехватывать ошибки не очень осмысленно. Но у блока может быть один или несколько обработчиков

rescue

begin

rescue

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

rescue

tandardError

rescue => variable

=>

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

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

rescue

begin

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

ensure

begin

 # Код, в котором может возникнуть ошибка...

rescue

 # Обработка исключений.

ensure

 # Этот код выполняется в любом случае.

end

Код, помещенный внутрь части

ensure

begin-end

Исключения можно перехватывать еще двумя способами. Во-первых, существует форма

rescue

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

Кроме того, тело определения метода представляет собой неявный блок

begin-end

begin

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.

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.

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

При присваивании переменных ссылки на объекты обобществляются.

y = "abc"

x = y

x # "abc"

После выполнения присваивания

x = y

x

y

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

Многие встроенные методы наследуются от классов-предков. Особо стоит отметить методы модуля

Kernel

Object

Object

Kernel

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

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

Math

include;

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

extend

include

extend

Необходимо оговориться, что операции

load

require

load

require

load

Программисты, только начинающие осваивать Ruby, особенно имеющие опыт работы с языком С, могут поначалу путать операции

require

include

require

include

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

Class

Class

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

new

Теперь взгляните на следующий фрагмент, обращая особое внимание на методы

getmyvar

setmyvar

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

@myvar

setmyvar

myvar=

setmyvar

Класс

Module

attr

attr_accessor

attr_reader

attr_writer

getmyvar

setmyvar

myvar=

attr_accessor :myvar

При этом создается метод

myvar

@myvar

myvar=

attr_reader

attr_write

Внутри методов экземпляра, определенных в классе, можно при необходимости пользоваться переменной

self

Для управления видимостью методов класса можно пользоваться модификаторами

private

protected

public

foo

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

method2

method3

private

my_method

another_method

Уровень доступа

public

private

self

protected

self

По умолчанию все определенные в классе методы открыты. Исключение составляет лишь

initialize

Object

Классы в Ruby сами являются объектами — экземплярами метакласса

Class

Класс

Object

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

alias_method

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

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

nil

Некоторым методам можно передавать блоки. Это верно для всех итераторов — как встроенных, так и определенных пользователем. Блок обычно заключается в операторные скобки

do-end

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

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[5]. 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.

Мы уже упоминали директивы

load

require

#include

Код можно строить и интерпретировать по частям. В качестве несколько искусственного примера рассмотрим приведенный ниже метод

calculate

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

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

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

Для определения того, используется ли идентификатор с данным именем, служит ключевое слово

defined?

if defined? some_var

 puts "some_var = #{some_var}"

else

 puts "Переменная some_var неизвестна."

end

Аналогично метод

respond_to?

respond_to?

Object

В Ruby запрос информации о типе во время выполнения поддерживается очень полно. Тип или класс объекта можно определить, воспользовавшись методом

type

Object

is_a?

kind_of?

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

Object

private_instance_methods

public_instance_methods

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

constants

В классе

Module

ancestors

Mod.ancestors

Mod

В классе

Object

superclass

nil

Object

nil

Модуль

ObjectSpace

_idtoref

ObjectSpace

each_object

Fixnum

NilClass

TrueClass

FalseClass

При вызове метода (

myobject.mymethod

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

method_missing

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.

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

y

z

x

x(y(z))

• 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

+z

у

• Аналогично

x = y*z

у

z

x = y *z

у

z

• В именах идентификаторов знак подчеркивания

_

• В линейной последовательности вложенных предложений

if

elsif

else if

elif

• 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

if

case

do

while

until

• Вопросительный и восклицательный знаки не являются частью идентификатора, который модифицируют, — их следует рассматривать как суффиксы. Таким образом, хотя идентификаторы

chop

chop!

defined?

defined

• Внутри строки символ решетки

#

{

$

@

• Поскольку вопросительный знак можно добавлять в конец идентификатора, то следует аккуратно расставлять пробелы в тернарном операторе. Пусть, например, имеется переменная

my_flag

true

false

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

• Не забывайте, что ключевые слова

BEGIN

END

begin

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__

__LINE__

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

FalseClass

true

false

• Многие операторы в Ruby напоминают операторы в языке С. Два заметных исключения — операторы инкремента и декремента (

++

--

• 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

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

• 

ARGV[0]

argv[0]

• 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 (

+=

-=

=

..

...

!

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

true

and

false

• Префикс

@@

• 

loop

Kernel

• Кому-то синтаксис

unless-else

unless

if

else

• Простой тип

Fixnum

true

false

nil

• Не путайте операторы

&&

||

&

|

• Операторы

and

or

&&

||

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

or!

+=

-=

x = y or z

(x=у) or z

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

my_var

• Во многих языках, и в Ruby в том числе, есть цикл

for

for

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.)

Во всех современных языках есть та или иная форма многопутевого ветвления. В C/C++ и Java это предложение

switch

case

Предложение

case

case

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

• Для начала рассмотрим тривиальный пример. Выражение

expression

value

case expression

 when value

  некоторое действие

end

В Ruby для этой цели есть специальный оператор

===

• Предыдущее предложение можно записать и так:

if value === expression

 некоторое действие

end

• Не путайте оператор отношения с оператором проверки на равенство (

==

• 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

y===x

case value

 when expression

  некоторое действие

end

• В качестве примера рассмотрим строку

str

pat

Выражение

str =~ pat

=~

Regexp

pat =~ str

pat === str

===

Regexp

str === pat

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

case

break

when

case

• Значения в каждой ветви

case

• В ветвях

case

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

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()

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

• Пронумерованные глобальные переменные

$1

$2

$3

• Мы не рекомендуем использовать «специальные переменные»

$=

$_

$/

• Не путайте операторы диапазона

..

...

5..10

5...10

• С диапазонами связана одна мелкая деталь, которая может вызвать путаницу. Если дан диапазон

m..n

end

n

last

n

m...n

n

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

• Часто бывает необходимо присвоить переменной значение лишь в том случае, когда у нее еще нет никакого значения. Поскольку «неприсвоенная» переменная имеет значение

nil

x = x || 5

x ||= 5

false

nil

• 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

x

y

• Четко отличайте класс от экземпляра. Например, у переменной класса

@@foobar

@foobar

• 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

chmod

File

File#chmod

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

• Ключевое слово

yield

yield

• Составные операторы присваивания

+=

-=

x += y

x = x + y

+

+=

• Из-за того, как определены составные операторы присваивания, их нельзя использовать для инициализации переменных. Если первое обращение к переменной

x

x += 1

• Такое поведение можно в некотором смысле обойти. Можно определить операторы для объекта

nil

nil

nil.+

string

Fixnum

other

nil + other

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

Object

• Некоторые операторы нельзя перегружать, потому что они встроены в сам язык, а не реализованы в виде методов. К таковым относятся

=

..

...

and

or

not

&&

||

!

!=

!~

+=

-=

• Имейте в виду, что хотя оператор присваивания перегружать нельзя, тем не менее возможно написать метод экземпляра с именем

fоо=

x.foo = 5

• Напомним: «голый» оператор разрешения области видимости подразумевает наличие

Object

::Foo

Objеct::Foo

• Как уже говорилось,

fail

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)

each

for

• Не забывайте, что метод, определенный на верхнем уровне, добавляется в модуль

Kernel

Object

• Методы установки (например,

fоо=

• Напомним, что ключевое слово

retry

• Ключевое слово

retry

• Метод объекта

initialize

• Когда итератор заканчивается левой фигурной скобкой (или словом

end

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

false

• 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 (

{}

do-end

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

each

each_line

each_byte

sort

each_index

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

Proc

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

x

closure

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

• Переменные с именами, начинающимися с одного символа

@

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

Myclass

Class

Class

Object

•

attr

attr_reader

attr_writer

attr_accessor

Symbol

• Присваивание переменной, имя которой содержит оператор разрешения области видимости, недопустимо. Например,

Math::Pi = 3.2

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

• Многие управляющие конструкции возвращают значения, в частности

if

unless

case

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

• Отметим, что циклы

while

until

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

• 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

x

• Регулярные выражения. Напомним, что после регулярного выражения можно написать модификатор многострочности

/m

.

• 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.

Заново начинать учить английский для освоения Ruby необязательно. Но нужно знать кое-какие жаргонные выражения, обычные в сообществе. Некоторые из них имеют другой смысл, чем принято в компьютерном мире. Им и посвящен настоящий раздел.

В Ruby термин «атрибут» носит неофициальный характер. Можно считать, что атрибут — это переменная экземпляра, которая раскрывается внешнему миру с помощью одного из методов семейства

attr

foo

foo=

@foo

Атрибуты в Ruby можно подразделить на методы чтения (reader) и установки (writer). Метод доступа, или акцессор (accessor), является одновременно методом чтения и установки. Это согласуется с названием метода

attr_accessor

Оператор

===

case

Оператор

<=>

Термин «поэтический режим» (poetry mode) подчеркивает, что можно опускать ненужные знаки препинания и лексемы (насмешливый намек на отношение поэтов к пунктуации на протяжении последних шестидесяти лет). Поэтический режим также часто означает «опускание скобок при вызове метода».

some_method(1, 2, 3) # Избыточные скобки.

some_method 1, 2, 3  # "Поэтический режим".

Но мне этот принцип представляется более общим. Например, когда хэш передается в качестве последнего или единственного параметра, можно опускать фигурные скобки. В конце строки можно не ставить точку с запятой (а потому никто этого и не делает). В большинстве случаев разрешается опускать ключевое слово

then

if

case

Некоторые программисты заходят еще дальше, опуская скобки даже в определении методов, но большинство так не поступает:

def my_method(a, b, с) # Можно и так: def my_method a, b, с

 # ...

end

Стоит отметить, что в некоторых случаях сложность грамматики Ruby приводит к сбоям анализатора. Во вложенных вызовах методов скобки для ясности лучше оставлять. Иногда в текущей версии Ruby выводятся предупреждения:

def alpha(x)

 x*2

end

def beta(y)

 y*3

end

gamma = 5

delta = alpha beta gamma # 30 -- то же, что alpha(beta(gamma))

# Выдается предупреждение:

# warning: parenthesize argument(s) for future version

# предупреждение: заключайте аргумент(ы) в скобки для совместимости с

# с будущими версиями

Термин duck typing («утиная типизация» или просто «утипизация»), насколько я знаю, принадлежит Дейву Томасу (Dave Thomas) и восходит к поговорке: «если кто-то выглядит как утка, ковыляет как утка и крякает как утка, то, наверное, это и есть утка». Точный смысл термина «утипизация» — тема для дискуссий, но мне кажется, что это намек на тенденцию Ruby заботиться не столько о точном классе объекта, сколько о том, какие методы для него можно вызывать и какие операции над ним можно выполнять. В Ruby мы редко пользуемся методом

is_a?

kind_of

respond_to?

Унарную звездочку, которая служит для расширения массива, можно было бы назвать оператором расширения массива, но не думаю, что кто-нибудь слышал такое выражение. В хакерских кругах ходят словечки «звездочка» (star) и «расплющивание» (splat), а также производные определения — «расплющенный» (splatted) и «сплющенный» (unsplatted). Дэвид Алан Блэк придумал остроумное название «унарный оператор линеаризации» (unary unarray operator)[6].

Термин синглет (singleton) многие считают перегруженным. Это вполне обычное английское слово, означающее вещь, существующую в единственном экземпляре. Пока мы используем его в качестве модификатора, никакой путаницы не возникает.

Но Singleton (Одиночка) — это еще и хорошо известный паттерн проектирования, относящийся к классу, для которого может существовать лишь один объект. В Ruby для реализации этого паттерна имеется библиотека

singleton

Синглетный класс (singleton class) в Ruby

—

str = "hello"

class << str    # Альтернатива:

 def hyphenated # def str.hyphenated

  self.split("").join("-")

 end

end

str.hyphenated # "h-e-l-l-o"

Кто-то предложил использовать термин eigenclass (класс в себе)

—

Вернемся к предыдущему примеру. Поскольку метод

hyphenate

Однако вспомним, что в Ruby сам класс является объектом. Поэтому мы можем добавить метод в синглетный класс класса, и этот метод будет уникален для объекта, который - по чистой случайности - оказался классом. Пример:

class MyClass

 class << self # Альтернатива: def self.hello

  def hello    # или: def MyClass.hello

   puts "Привет от #{self}!"

  end

 end

end

Поэтому необязательно создавать объект класса

MyClass

MyClass.hello # Привет от MyClass!

Впрочем, вы, наверное, заметили, что это не что иное, как метод класса в Ruby. Иными словами, метод класса

—

Осталась еще парочка терминов. Переменная класса — это, разумеется, то, имя чего начинается с двух символов

@

На этом завершается наш обзор объектно-ориентированного программирования и краткая экскурсия по языку Ruby. В последующих главах изложенный материал будет раскрыт более полно.

Хотя в мои намерения не входило «учить Ruby» новичков, не исключено, что даже начинающие программисты на Ruby почерпнут что-то полезное из этой главы. Как бы то ни было, последующие главы будут полезны «рубистам» начального и среднего уровня. Надеюсь, что даже опытные программисты на Ruby найдут для себя что-то новенькое.

Примечания:

5

Типичный пример — язык JavaScript (Прим. перев.)

6

Прошу читателя извинить меня за это нагромождение выдуманных слов, но жаргон вряд ли следует переводить академически правильным языком. Хочется надеяться, что это все же лучше, чем кальки английских слов. (Прим. перев.)