Ruby 面向物件

Ruby 面向物件

Ruby 是純面向物件的語言,Ruby 中的一切都是以物件的形式出現。Ruby 中的每個值都是一個物件,即使是最原始的東西:字串、數字,甚至連 true 和 false 都是物件。類本身也是一個物件,是 Class 類的一個例項。本章將向您講解所有與 Ruby 面向物件相關的主要功能。

類用於指定物件的形式,它結合了資料表示法和方法,把資料整理成一個整齊的包。類中的資料和方法被稱為類的成員。

Ruby 類定義

當您定義一個類時,您實際是定義了一個數據型別的藍圖。這實際上並沒有定義任何的資料,而是定義了類的名稱意味著什麼,也就是說,定義了類的物件將由什麼組成,以及在該物件上能執行什麼操作。

類定義以關鍵字 class 開始,後跟類名稱,最後以一個 end 進行分隔表示終止該類定義。例如,我們使用關鍵字 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 物件

類提供了物件的藍圖,所以基本上,物件是根據類進行建立的。我們使用 new 關鍵字宣告類的物件。下面的語句聲明瞭類 Box 的兩個物件:

box1 = Box.new box2 = Box.new

initialize 方法

initialize 方法是一個標準的 Ruby 類方法,是類的建構函式,與其他面向物件程式語言中的 constructor 工作原理類似。當您想要在建立物件的同時初始化一些類變數,initialize 方法就派上用場了。該方法帶有一系列引數,與其他 Ruby 方法一樣,使用該方法時,必須在前面放置 def 關鍵字,如下所示:

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

例項變數

例項變數是類屬性,它們在使用類建立物件時就變成物件的屬性。每個物件的屬性是單獨賦值的,和其他物件之間不共享值。在類的內部,是使用 @ 運算子訪問這些屬性,在類的外部,則是使用稱為訪問器方法公共方法進行訪問。下面我們以上面定義的類 Box 為例項,把 @width 和 @height 作為類 Box 的例項變數。

class Box def initialize(w,h) # 給例項變數賦值 @width, @height = w, h end end

訪問器(getter) & 設定器(setter)方法

為了在類的外部讀取類中已定義的變數,我們可以通過定義訪問器(getter)方法來訪問。下面的例項演示了訪問器方法的用法:

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box # 建構函式 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 訪問器方法 def printWidth @width end def printHeight @height end end # 建立物件,初始化盒子的高度與寬度 box = Box.new(10, 20) # 使用訪問器方法 x = box.printWidth() y = box.printHeight() puts "盒子寬度 : #{x}" puts "盒子高度 : #{y}"

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

盒子寬度 : 10
盒子高度 : 20

與用於訪問變數值的訪問器方法類似,Ruby 提供了一種在類的外部將引數傳入類中已定義的變數,也就是所謂的設定器方法,定義如下:

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 訪問器方法 def getWidth @width end def getHeight @height end # 設定器方法 def setWidth=(value) @width = value end def setHeight=(value) @height = value end end # 建立物件 box = Box.new(10, 20) # 使用設定器方法 box.setWidth = 30 box.setHeight = 50 # 使用訪問器方法 x = box.getWidth() y = box.getHeight() puts "盒子寬度 : #{x}" puts "盒子高度 : #{y}"

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

盒子寬度 : 30
盒子高度 : 50

由於兩種方法非常常用,Ruby 定義了 attr_accessor :variable_name、attr_reader :variable_name、attr_writer :variable_name 三種屬性宣告方法。其中:accessor=reader+writer

同時注意:變數名前一定要帶 : ,變數名之間要用 , 分割。

例項方法

例項方法的定義與其他方法的定義一樣,都是使用 def 關鍵字,但它們只能通過類例項來使用,如下面例項所示。它們的功能不限於訪問例項變數,也能按照您的需求做更多其他的任務。

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box # 構造方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 例項方法 def getArea @width * @height end end # 建立物件 box = Box.new(10, 20) # 呼叫例項方法 a = box.getArea() puts "Area of the box is : #{a}"

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

Area of the box is : 200

類方法 & 類變數

類變數是在類的所有例項中共享的變數。換句話說,類變數的例項可以被所有的物件例項訪問。類變數以兩個 @ 字元(@@)作為字首,類變數必須在類定義中被初始化,如下面例項所示。

類方法使用 def self.methodname() 定義,類方法以 end 分隔符結尾。類方法可使用帶有類名稱的 classname.methodname 形式呼叫,如下面例項所示:

例項

#!/usr/bin/ruby -w class Box # 初始化類變數 @@count = 0 def initialize(w,h) # 給例項變數賦值 @width, @height = w, h @@count += 1 end def self.printCount() puts "Box count is : #@@count" end end # 建立兩個物件 box1 = Box.new(10, 20) box2 = Box.new(30, 100) # 呼叫類方法來輸出盒子計數 Box.printCount()

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

Box count is : 2

to_s 方法

您定義的任何類都有一個 to_s 例項方法來返回物件的字串表示形式。下面是一個簡單的例項,根據 width 和 height 表示 Box 物件:

例項

#!/usr/bin/ruby -w class Box # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 定義 to_s 方法 def to_s "(w:#@width,h:#@height)" # 物件的字串格式 end end # 建立物件 box = Box.new(10, 20) # 自動呼叫 to_s 方法 puts "String representation of box is : #{box}"

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

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

訪問控制

Ruby 為您提供了三個級別的例項方法保護,分別是 public、private 或 protected。Ruby 不在例項和類變數上應用任何訪問控制。

  • Public 方法: Public 方法可被任意物件呼叫。預設情況下,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檢視。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物件呼叫。訪問也只能在類及其子類內部進行。

下面是一個簡單的例項,演示了這三種修飾符的語法:

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 例項方法預設是 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 # 用於輸出面積的例項方法 def printArea @area = getWidth() * getHeight puts "Big box area is : #@area" end # 讓例項方法是 protected 的 protected :printArea end # 建立物件 box = Box.new(10, 20) # 呼叫例項方法 a = box.getArea() puts "Area of the box is : #{a}" # 嘗試呼叫 protected 的例項方法 box.printArea()

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果。在這裡,第一種方法呼叫成功,但是第二方法會產生一個問題。

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,是面向物件程式設計中最重要的概念之一。繼承允許我們根據另一個類定義一個類,這樣使得建立和維護應用程式變得更加容易。

繼承有助於重用程式碼和快速執行,不幸的是,Ruby 不支援多繼承,但是 Ruby 支援 mixins。mixin 就像是多繼承的一個特定實現,在多繼承中,只有介面部分是可繼承的。

當建立類時,程式設計師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資料成員和成員函式。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,下面的例項解釋了這個概念。擴充套件一個類的語法非常簡單。只要新增一個 < 字元和父類的名稱到類語句中即可。例如,下面定義了類 BigBoxBox 的子類:

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 例項方法 def getArea @width * @height end end # 定義子類 class BigBox < Box # 新增一個新的例項方法 def printArea @area = @width * @height puts "Big box area is : #@area" end end # 建立物件 box = BigBox.new(10, 20) # 輸出面積 box.printArea()

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

Big box area is : 200

方法過載

雖然您可以在派生類中新增新的功能,但有時您可能想要改變已經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,過載方法的功能即可,如下面例項所示:

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 例項方法 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 # 建立物件 box = BigBox.new(10, 20) # 使用過載的方法輸出面積 box.getArea()

嘗試一下 ?

以上例項執行輸出結果為:

Big box area is : 200

運算子過載

我們希望使用 + 運算子執行兩個 Box 物件的向量加法,使用 * 運算子來把 Box 的 width 和 height 相乘,使用一元運算子 - 對 Box 的 width 和 height 求反。下面是一個帶有數學運算子定義的 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 + 來執行向量加法 Box.new(@width + other.width, @height + other.height) end def [email protected] # 定義一元運算子 - 來對 width 和 height 求反 Box.new(-@width, -@height) end def *(scalar) # 執行標量乘法 Box.new(@width*scalar, @height*scalar) end end

凍結物件

有時候,我們想要防止物件被改變。在 Object 中,freeze 方法可實現這點,它能有效地把一個物件變成一個常量。任何物件都可以通過呼叫 Object.freeze 進行凍結。凍結物件不能被修改,也就是說,您不能改變它的例項變數。

您可以使用 Object.frozen? 方法檢查一個給定的物件是否已經被凍結。如果物件已被凍結,該方法將返回 true,否則返回一個 false 值。下面的例項解釋了這個概念:

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 訪問器方法 def getWidth @width end def getHeight @height end # 設定器方法 def setWidth=(value) @width = value end def setHeight=(value) @height = value end end # 建立物件 box = Box.new(10, 20) # 讓我們凍結該物件 box.freeze if( box.frozen? ) puts "Box object is frozen object" else puts "Box object is normal object" end # 現在嘗試使用設定器方法 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}"

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

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

類常量

您可以在類的內部定義一個常量,通過把一個直接的數值或字串值賦給一個變數來定義的,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,您可以在類的內部直接訪問常量,就像是訪問變數一樣,但是如果您想要在類的外部訪問常量,那麼您必須使用 classname::constant,如下面例項所示。

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box BOX_COMPANY = "TATA Inc" BOXWEIGHT = 10 # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 例項方法 def getArea @width * @height end end # 建立物件 box = Box.new(10, 20) # 呼叫例項方法 a = box.getArea() puts "Area of the box is : #{a}" puts Box::BOX_COMPANY puts "Box weight is: #{Box::BOXWEIGHT}"

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

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

類常量可被繼承,也可像例項方法一樣被過載。

使用 allocate 建立物件

可能有一種情況,您想要在不呼叫物件構造器 initialize 的情況下建立物件,即,使用 new 方法建立物件,在這種情況下,您可以呼叫 allocate 來建立一個未初始化的物件,如下面例項所示:

例項

#!/usr/bin/ruby -w # 定義類 class Box attr_accessor :width, :height # 構造器方法 def initialize(w,h) @width, @height = w, h end # 例項方法 def getArea @width * @height end end # 使用 new 建立物件 box1 = Box.new(10, 20) # 使用 allocate 建立另一個物件 box2 = Box.allocate # 使用 box1 呼叫例項方法 a = box1.getArea() puts "Area of the box is : #{a}" # 使用 box2 呼叫例項方法 a = box2.getArea() puts "Area of the box is : #{a}"

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

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

類資訊

Ruby的 self 和 Java 的 this 有相似之處,但又大不相同。Java的方法都是在例項方法中引用,所以this一般都是指向當前物件的。而Ruby的程式碼逐行執行,所以在不同的上下文(context)self就有了不同的含義。讓我們來看看下面的例項:.

例項

#!/usr/bin/ruby -w class Box # 輸出類資訊 puts "Class of self = #{self.class}" puts "Name of self = #{self.name}" end

嘗試一下 ?

當上面的程式碼執行時,它會產生以下結果:

Class of self = Class
Name of self = Box

這意味著類定義可通過把該類作為當前物件來執行,同時也意味著元類和父類中的該方法在方法定義執行期間是可用的。