簡(jiǎn)介： 假設(shè)您是一名 C++ 開(kāi)發(fā)人員，您需要使用 Ruby 快速執(zhí)行一些原型設(shè)計(jì)。當(dāng)您拿起一本 Ruby 參考書(shū)籍（比如 Pickaxe）或?yàn)g覽 Ruby 網(wǎng)站時(shí)，會(huì)看到一些熟悉的構(gòu)造，比如類(lèi)聲明、線程支持和異常處理。正當(dāng)您認(rèn)為自己了解 Ruby 的工作原理之時(shí)，您意識(shí)到了，您 Ruby 代碼中的并發(fā)機(jī)制與 Boost 線程工作原理不一樣，catch 和 throw 也與它們看上去的大不相同，而且其他人在其 Ruby 腳本中各處使用了名為 self 的關(guān)鍵詞。歡迎來(lái)到 Ruby 的世界中！

如果您是一名 C++ 程序員且需要在 Ruby 環(huán)境中工作，那么您有一些功課要做。本文討論了 Ruby 新手可能會(huì)誤解的六個(gè) Ruby 特性，特別是當(dāng)他或她來(lái)自一個(gè)類(lèi)似但又不太相同的環(huán)境，比如 C++：

● Ruby 類(lèi)層次結(jié)構(gòu)

● Ruby 中的單例方法

● self 關(guān)鍵詞

● method_missing 方法

● 異常處理

● 線程

注意：本文中所有的代碼均進(jìn)行測(cè)試，且基于 Ruby 版本 1.8.7。

Ruby 中的類(lèi)層次結(jié)構(gòu)

Ruby 中的類(lèi)層次結(jié)構(gòu)會(huì)很棘手。創(chuàng)建一個(gè) Cat 類(lèi)型的類(lèi)并開(kāi)始探討其層次結(jié)構(gòu)（參見(jiàn) 清單 1）。

清單 1. Ruby 中的隱式類(lèi)層次結(jié)構(gòu)

irb(main):092:0> class Catirb(main):093:1> end=> nil irb(main):087:0> c = Cat.new=> #<Cat:0x2bacb68>irb(main):088:0> c.class=> Catirb(main):089:0> c.class.superclass=> Objectirb(main):090:0> c.class.superclass.superclass=> nilirb(main):091:0> c.class.superclass.superclass.superclassNoMethodError: undefined method `superclass' for nil:NilClass  from (irb):91  from :0

Ruby 中的所有對(duì)象（甚至用戶定義的對(duì)象）都是 Object 類(lèi)的后代，這在清單 1 中清晰可見(jiàn)。這與 C++ 是鮮明的對(duì)比。這一點(diǎn)也不像普通數(shù)據(jù)類(lèi)型，例如 C/C++ int 或 double。清單 2 顯示了整數(shù) 1 的類(lèi)層次結(jié)構(gòu)。

清單 2. 整數(shù) 1 的類(lèi)層次結(jié)構(gòu)
 

irb(main):100:0> 1.class=> Fixnumirb(main):101:0> 1.class.superclass=> Integerirb(main):102:0> 1.class.superclass.superclass=> Numericirb(main):103:0> 1.class.superclass.superclass.superclass=> Object

到目前為止一切順利。現(xiàn)在您知道了類(lèi)本身是 Class 類(lèi)型的對(duì)象。而 Class 最終派生自 Object，如 清單 3 中所示使用 Ruby 內(nèi)置的 String 類(lèi)。

清單 3. 類(lèi)的類(lèi)層次結(jié)構(gòu)
 

irb(main):100:0> String.class=> Classirb(main):101:0> String.class.superclass=> Moduleirb(main):102:0> String.class.superclass.superclass=> Object

Module 是 Class 的基類(lèi)，但是使用它時(shí)有一點(diǎn)要注意，即您不能直接實(shí)例化用戶定義的 Module 對(duì)象。如果您不想深入 Ruby 內(nèi)部，最好考慮與 C++ 命名空間有類(lèi)似特征的 Module：您可以定義您自己的方法、常量、等等。您在 Class 中包含了一個(gè) Module，以及 voilà，Module 的所有元素現(xiàn)在會(huì)魔法般地成為 Class 的元素。清單 4 提供了一個(gè)示例。

清單 4. Module 不能進(jìn)行直接實(shí)例化，并且只能與類(lèi)一同使用

irb(main):020:0> module MyModuleirb(main):021:1> def helloirb(main):022:2> puts "Hello World"irb(main):023:2> endirb(main):024:1> endirb(main):025:0> test = MyModule.newNoMethodError: undefined method `new' for MyModule:Module  from (irb):25irb(main):026:0> class MyClassirb(main):027:1> include MyModuleirb(main):028:1> end=> MyClassirb(main):029:0> test = MyClass.new=> #<MyClass:0x2c18bc8>irb(main):030:0> test.helloHello World=> nil

下面再重申一下重點(diǎn)：當(dāng)您使用 Ruby 編寫(xiě) c = Cat.new 時(shí)，c 是派生自 Object 的 Cat 類(lèi)型的一個(gè)對(duì)象。Cat 類(lèi)是 Class 類(lèi)型的一個(gè)對(duì)象，Class 派生自 Module，而 Module 又派生自 Object。因此該對(duì)象及其類(lèi)型都是有效的 Ruby 對(duì)象。

單例方法和可編輯類(lèi)

現(xiàn)在，看一下單例方法。假設(shè)您想使用 C++ 建模類(lèi)似于人類(lèi)社會(huì)的東西。那么您會(huì)如何做呢？定義一個(gè)名為 Human 的類(lèi)，然后定義數(shù)百萬(wàn)的 Human 對(duì)象？這更像是在建模一個(gè)呆板的社會(huì)；每個(gè)人必須具惟一的特征。Ruby 的單例方法在這里就派上了用場(chǎng)，如 清單 5 所示。

清單 5. Ruby 中的單例方法
 

irb(main):113:0> y = Human.new=> #<Human:0x319b6f0>irb(main):114:0> def y.paintirb(main):115:1> puts "Can paint"irb(main):116:1> end=> nilirb(main):117:0> y.paintCan paint=> nilirb(main):118:0> z = Human.new=> #<Human:0x3153fc0>irb(main):119:0> z.paintNoMethodError: undefined method `paint' for #<Human:0x3153fc0>  from (irb):119

Ruby 中的單例方法 是僅與特定對(duì)象關(guān)聯(lián)的方法，不能用于一般的類(lèi)。它們的前綴是對(duì)象名稱(chēng)。在 清單 5 中，paint 方法特定于 y對(duì)象，而且僅限于 y 對(duì)象；z.paint 導(dǎo)致一個(gè) “方法未定義” 錯(cuò)誤。您可以調(diào)用 singleton_methods 來(lái)查明一個(gè)對(duì)象中的單例方法列表：
 

irb(main):120:0> y.singleton_methods=> ["paint"]

不過(guò)在 Ruby 中有另一種定義單例方法的方式。看看 清單 6 中的代碼。

清單 6. 創(chuàng)建單例方法的另一種方式
 

irb(main):113:0> y = Human.new=> #<Human:0x319b6f0>irb(main):114:0> class << yirb(main):115:1> def singirb(main):116:1> puts "Can sing"irb(main):117:1> endirb(main):118:1>end=> nilirb(main):117:0> y.singCan sing=> nil

清單 5 還開(kāi)創(chuàng)了新的可能性，可以添加新方法到用戶定義的類(lèi)和內(nèi)置的 Ruby 現(xiàn)有類(lèi)，比如 String。這在 C++ 中是不可能實(shí)現(xiàn)的，除非您能夠訪問(wèn)您使用的類(lèi)的源代碼。再次觀察 String 類(lèi)（清單 7）。

清單 7. Ruby 允許您修改一個(gè)現(xiàn)有的類(lèi)

irb(main):035:0> y = String.new("racecar")=> "racecar"irb(main):036:0> y.methods.grep(/palindrome/)=> [ ]irb(main):037:0> class Stringirb(main):038:1> def palindrome?irb(main):039:2> self == self.reverseirb(main):040:2> endirb(main):041:1> endirb(main):050:0> y.palindrome?=> true

清單 7 清楚地展示了如何編輯一個(gè)現(xiàn)有的 Ruby 類(lèi)來(lái)添加您自行選擇的方法。這里，我添加了 palindrome? 方法到 String 類(lèi)。因此 Ruby 類(lèi)在運(yùn)行時(shí)是可編輯的（一個(gè)強(qiáng)大的屬性）。

現(xiàn)在您對(duì) Ruby 的類(lèi)層次結(jié)構(gòu)和單例有了一定的認(rèn)識(shí)，接下來(lái)我們來(lái)看 self。注意，在定義 palindrome? 方法時(shí)我使用了 self。

發(fā)現(xiàn) self

self 關(guān)鍵詞的最常見(jiàn)用法可能就是在 Ruby 類(lèi)中聲明一個(gè)靜態(tài)方法，如 清單 8 所示。

清單 8. 使用 self 聲明類(lèi)的靜態(tài)方法

class SelfTest def self.test  puts "Hello World with self!" endend class SelfTest2 def test  puts "This is not a class static method" endend SelfTest.testSelfTest2.test

從 清單 8 的輸出中可以看到（如 清單 9 所示），沒(méi)有對(duì)象您無(wú)法調(diào)用非靜態(tài)方法。該行為類(lèi)似于 C++。

清單 9. 在沒(méi)有對(duì)象的情況下調(diào)用非靜態(tài)方法時(shí)會(huì)出錯(cuò)
 

irb(main):087:0> SelfTest.testHello World with self!=> nilirb(main):088:0> SelfTest2.testNoMethodError: undefined method 'test' for SelfTest2:Class  from (irb):88

在探討 self 更深?yuàn)W的用途和含義之前，注意您也可以通過(guò)在方法名稱(chēng)前面加上類(lèi)名來(lái)在 Ruby 中定義一個(gè)靜態(tài)方法：

class TestMe def TestMe.test  puts "Yet another static member function" endend TestMe.test # works fine

清單 10 提供了 self 的一個(gè)更有趣但不太容易找到的用法。

清單 10. 使用元類(lèi)來(lái)聲明靜態(tài)方法
 

class MyTest class << self  def test  puts "This is a class static method"  end endend MyTest.test # works fine

該段代碼以一種稍微不同的方式將 test 定義為一個(gè)類(lèi)靜態(tài)方法。要了解究竟發(fā)生了什么，您需要看一下 class << self 語(yǔ)法的一些細(xì)節(jié)。class << self … end 創(chuàng)建一個(gè)元類(lèi)。在方法查找鏈中，在訪問(wèn)對(duì)象的基類(lèi)之前先搜索該對(duì)象的元類(lèi)。如果您在元類(lèi)中定義一個(gè)方法，可以在類(lèi)上調(diào)用該方法。這類(lèi)似于 C++ 中靜態(tài)方法的概念。

可以訪問(wèn)一個(gè)元類(lèi)嗎？是的：只需從 class << self … end 內(nèi)返回 self。注意，在一個(gè) Ruby 類(lèi)聲明中，您沒(méi)有義務(wù)僅給出方法定義。清單 11 顯示了元類(lèi)。

清單 11. 理解元類(lèi)

irb(main):198:0> class MyTestirb(main):199:1> end=> nilirb(main):200:0> y = MyTest.new=> #< MyTest:0x2d43fe0>irb(main):201:0> z = class MyTestirb(main):202:1> class << selfirb(main):203:2> selfirb(main):204:2> endirb(main):205:1> end=> #<Class: MyTest >irb(main):206:0> z.class=> Classirb(main):207:0> y.class=> MyTest

回到 清單 7 的代碼，您會(huì)看到 palindrome 被定義為 self == self.reverse。在該上下文中，self 與 C++ 沒(méi)有什么區(qū)別。C++和 Ruby 中的方法都需要一個(gè)操作對(duì)象，以修改或提取狀態(tài)信息。self 是指這里的這個(gè)對(duì)象。注意，可以通過(guò)附加 self 前綴來(lái)選擇性地調(diào)用公共方法，指明方法付諸作用的對(duì)象，如 清單 12 所示。

清單 12. 使用 self 調(diào)用方法
 

irb(main):094:0> class SelfTest3irb(main):095:1> def fooirb(main):096:2> self.bar()irb(main):097:2> endirb(main):098:1> def barirb(main):099:2> puts "Testing Self"irb(main):100:2> endirb(main):101:1> end=> nilirb(main):102:0> test = SelfTest3.new=> #<SelfTest3:0x2d15750>irb(main):103:0> test.fooTesting Self=> nil

在 Ruby 中您無(wú)法通過(guò)附加 self 關(guān)鍵詞前綴來(lái)調(diào)用私有方法。對(duì)于一名 C++ 開(kāi)發(fā)人員，這可能會(huì)有點(diǎn)混淆。清單 13 中的代碼明確表示，self 不能用于私有方法：對(duì)私有方法的調(diào)用只能針對(duì)隱式對(duì)象。

清單 13. self 不能用于私有方法調(diào)用
 

irb(main):110:0> class SelfTest4irb(main):111:1> def method1irb(main):112:2> self.method2irb(main):113:2> endirb(main):114:1> def method3irb(main):115:2> method2irb(main):116:2> endirb(main):117:1> privateirb(main):118:1> def method2irb(main):119:2> puts "Inside private method"irb(main):120:2> endirb(main):121:1> end=> nilirb(main):122:0> y = SelfTest4.new=> #<SelfTest4:0x2c13d80>irb(main):123:0> y.method1NoMethodError: private method `method2' called for #<SelfTest4:0x2c13d80>  from (irb):112:in `method1'irb(main):124:0> y.method3Inside private method=> nil

由于 Ruby 中的一切都是對(duì)象，當(dāng)在 irb 提示符上調(diào)用 self 時(shí)您會(huì)得到以下結(jié)果：

irb(main):104:0> self=> mainirb(main):105:0> self.class=> Object

一啟動(dòng) irb，Ruby 解釋器就為您創(chuàng)建主對(duì)象。這一主對(duì)象在 Ruby 相關(guān)的文章中也被稱(chēng)為頂層上下文。

關(guān)于 self 就介紹這么多了。下面我們接著來(lái)看動(dòng)態(tài)方法和 method_missing 方法。

method_missing 揭秘

看一下 清單 14 中的 Ruby 代碼。

清單 14. 運(yùn)行中的 method_missing
 

irb(main):135:0> class Testirb(main):136:1> def method_missing(method, *args)irb(main):137:2> puts "Method: #{method} Args: (#{args.join(', ')})"irb(main):138:2> endirb(main):139:1> end=> nilirb(main):140:0> t = Test.new=> #<Test:0x2c7b850>irb(main):141:0> t.f(23)Method: f Args: (23)=> nil

在 清單 15 中查看更多 voodoo。

清單 15. 使用 send 方法將參數(shù)傳遞給一個(gè)例程
 

irb(main):142:0> class Testirb(main):143:1> def method1(s, y)irb(main):144:2> puts "S: #{s} Y: #{y}"irb(main):145:2> endirb(main):146:1> end=> nilirb(main):147:0>t = Test.newirb(main):148:0> t.send(:method1, 23, 12)S: 23 Y: 12=> nil

清單 16. 訪問(wèn)類(lèi)私有方法
 

irb(main):258:0> class SendTestirb(main):259:1> privateirb(main):260:1> def helloirb(main):261:2> puts "Saying Hello privately"irb(main):262:2> endirb(main):263:1> end=> nilirb(main):264:0> y = SendTest.new=> #< SendTest:0x2cc52c0>irb(main):265:0> y.helloNoMethodError: private method `hello' called for #< SendTest:0x2cc52c0>  from (irb):265irb(main):266:0> y.send(:hello)Saying Hello privately=> nil

如果您像我一樣具有 C++ 工作背景，且試圖編寫(xiě)異常安全代碼，那么在看到 Ruby 有 throw 和 catch 關(guān)鍵詞時(shí)會(huì)開(kāi)始感到異常親切。遺憾的是，throw 和 catch 在 Ruby 中的含義完全不同。

Ruby 通常使用 begin…rescue 塊處理異常。清單 17 提供了一個(gè)示例。

清單 17. Ruby 中的異常處理
 

begin f = File.open("ruby.txt") # .. continue file processingrescue ex => Exception # .. handle errors, if anyensure f.close unless f.nil? # always execute the code in ensure blockend

Ruby 中的 catch 和 throw 代碼塊實(shí)際上不是異常處理：您可以使用 throw 修改程序流程。清單 18 顯示了一個(gè)使用 throw 和 catch的示例。

清單 18. Ruby 中的 Throw 和 catch
 

irb(main):185:0> catch :label doirb(main):186:1* puts "This will print"irb(main):187:1> throw :labelirb(main):188:1> puts "This will not print"irb(main):189:1> endThis will print=> nil

有些人甚至說(shuō)，Ruby 中對(duì) catch 和 throw 的支持將 C goto 行為帶到一個(gè)全新的高度。鑒于函數(shù)可以有多個(gè)嵌套層，而 catch 塊可能在每一級(jí)，goto 行為類(lèi)比似乎有據(jù)可循。

 清單 19. Ruby 中的異常處理：嵌套的 catch 塊
 

irb(main):190:0> catch :label doirb(main):191:1* catch :label1 doirb(main):192:2* puts "This will print"irb(main):193:2> throw :labelirb(main):194:2> puts "This won't print"irb(main):195:2> endirb(main):196:1> puts "Neither will this print"irb(main):197:1> endThis will print=> nil

Ruby 版本 1.8.7 不支持真正的并發(fā)性。確實(shí)不支持。但是您會(huì)說(shuō)，在 Ruby 中有 Thread 構(gòu)造函數(shù)。您說(shuō)的沒(méi)錯(cuò)。不過(guò)這個(gè)Thread.new 不會(huì)在您每次調(diào)用同一方法時(shí)生成一個(gè)真實(shí)的操作系統(tǒng)線程。Ruby 支持的是綠色線程：Ruby 解釋器使用單一操作系統(tǒng)線程來(lái)處理來(lái)自多個(gè)應(yīng)用程序級(jí)線程的工作負(fù)載。

當(dāng)某個(gè)線程等待一些輸入/輸出發(fā)生時(shí)，這一 “綠色線程” 概念很有用，而且您可以輕松調(diào)度一個(gè)不同的 Ruby 線程來(lái)充分利用 CPU。但是這一構(gòu)造函數(shù)無(wú)法使用現(xiàn)代的多核 CPU（維基百科提供了一段內(nèi)容，很好地解釋了什么是綠色線程。參見(jiàn) 參考資料 獲取鏈接）。

最后這一個(gè)示例（參見(jiàn) 清單 20）證明了這一點(diǎn)。

清單 20. Ruby 中的多個(gè)線程

#!/usr/bin/env ruby def func(id, count) i = 0; while (i < count) puts "Thread #{i} Time: #{Time.now}" sleep(1) i = i + 1 endend puts "Started at #{Time.now}"thread1 = Thread.new{func(1, 100)}thread2 = Thread.new{func(2, 100)}thread3 = Thread.new{func(3, 100)}thread4 = Thread.new{func(4, 100)} thread1.jointhread2.jointhread3.jointhread4.joinputs "Ending at #{Time.now}"

假設(shè)您的 Linux? 或 UNIX? 機(jī)器上擁有 top 實(shí)用程序，在終端運(yùn)行代碼，獲取進(jìn)程 ID，然后再運(yùn)行 top