# **第 4 章　對象、變量和常量** 本章會介紹使用 Ruby 操作數據時需要掌握的基礎知識，主要有以下四部分內容。 - **對象** - **類** - **變量** - **常量** ### **4.1　對象** 在 Ruby 中，表現數據的基本單位稱為對象（object）。 對象的類型非常多，我們這里只介紹一些常用的對象。 - **數值對象** `1`、`-10`、`3.1415` 等是表示數字的對象，另外還有表示矩陣、復數、素數、公式的對象。 - **字符串對象** `" 你好 "`、`"hello"` 等表示文字的對象。 - **數組對象、散列對象** 表示多個數據的集合的對象。 - **正則表達式對象** 表示匹配模式的對象。 - **時間對象** 比如“2013 年 5 月 30 日早上 9 點”等表示時間的對象。 - **文件對象** 一般我們可以理解為表示文件本身的對象，但確切來說，它是對文件進行讀寫操作的對象。 - **符號對象** 表示用于識別方法等名稱的標簽的對象。 除此以外，Ruby 還有范圍對象（Range）、異常對象（Exception）等。 ### **4.2　類** Ruby 的類（class）表示的就是對象的種類。 對象擁有什么特性等，這些都是由類來決定的。到目前為止，我們介紹過的對象與其所屬類的對應關系如表 4.1 所示。 **表 4.1　對象與類的對象表** <table border="1" data-line-num="47 48 49 50 51 52 53 54 55 56" width="90%"><thead><tr><th> <p class="表頭單元格">對象</p> </th> <th> <p class="表頭單元格">類</p> </th> </tr></thead><tbody><tr><td> <p class="表格單元格">數值</p> </td> <td> <p class="表格單元格"><code>Numeric</code></p> </td> </tr><tr><td> <p class="表格單元格">字符串</p> </td> <td> <p class="表格單元格"><code>String</code></p> </td> </tr><tr><td> <p class="表格單元格">數組</p> </td> <td> <p class="表格單元格"><code>Array</code></p> </td> </tr><tr><td> <p class="表格單元格">散列</p> </td> <td> <p class="表格單元格"><code>Hash</code></p> </td> </tr><tr><td> <p class="表格單元格">正則表達式</p> </td> <td> <p class="表格單元格"><code>Regexp</code></p> </td> </tr><tr><td> <p class="表格單元格">文件</p> </td> <td> <p class="表格單元格"><code>File</code></p> </td> </tr><tr><td> <p class="表格單元格">符號</p> </td> <td> <p class="表格單元格"><code>Symbol</code></p> </td> </tr></tbody></table> > **備注** > “×× 類的對象”，我們一般也會說成“×× 類的實例（Instance）”。所有 Ruby 對象其實都是某個類的實例，因此在 Ruby 中的對象和實例的意義幾乎是一樣的。 > 另外，我們在強調某個對象是屬于某個類時，經常會使用“實例”來代替“對象”。例如，我們會說“字符串對象 `"foo"` 是 `String` 類的實例”。 表 4.1 的類都是 Ruby 默認提供的，我們也可以按照實際需要自定義新的類。 類的相關內容，我們將會在第 8 章詳細說明。 ### **4.3　變量** 在 1.9 節我們提到過，變量就像是對象的名片。 Ruby 中有四種類型的變量。 - **局部變量（local variable）** - **全局變量（global variable）** - **實例變量（instance variable）** - **類變量（class variable）** 變量的命名方式決定了變量的種類。 - **局部變量** 以英文字母或者 _ 開頭。 - **全局變量** 以 $ 開頭。 - **實例變量** 以 @ 開頭。 - **類變量** 以 @@ 開頭。 除了以上四種類型以外，還有一種名為偽變量（pseudo variable）的特殊變量。1 偽變量是 Ruby 預先定義好的代表某特定值的特殊變量，因此即使我們在程序里給偽變量賦值，它的值也不會改變。Ruby 中，`nil`、`true`、`false`、`self` 等都是偽變量。它們表面上雖然看著像變量，但實際的行為又與變量有差別，因此稱為偽變量。 1實際上還有一種叫預定義變量（Pre-defined Variable）的特殊變量。——譯者注 ### **局部變量與全局變量** 首先讓我了解一下什么是局部變量。 所謂局部，即變量在程序中的有效范圍（也稱為變量的作用域）是局部的。也就是說，在程序某個地方聲明的變量名，在其他地方也可以使用，程序會也會認為這兩個變量是沒有關系的。2 2局部變量也可稱為本地變量。——譯者注 與局部變量相對的是全局變量。只要全局變量的名稱相同，不管變量在程序的哪個部分使用，程序就認為是它們是同一個變量。 舉個例子，假設有個程序引用了其他程序作為自己的程序一部分。這時，如果原程序與被引用程序中，都有一個相同名稱的變量 `x`，由于 `x` 是局部變量，因此程序不會認為這兩個變量 `x` 是同一個變量。但是，如果是擁有相同名稱的全局變量 `$x`，則程序會認為這兩個變量 `$x` 是相同的變量。 代碼清單 4.1 和代碼清單 4.2 是調查變量作用域的兩個小程序。在 scopetest.rb 中，我們預先將變量 `$x` 和 `x` 都定義為 0 后，讀取 sub.rb 的內容。在 sub.rb 中，我們再把剛才兩個變量的值都設為 1。然后，回到 scopetest.rb 程序的第 6 行和第 7 行，我們輸出這兩個變量的值后會發現，`x` 的值沒有變化，但 `$x` 的值已經是 1 了。這是由于在 scopetest.rb 以及 sub.rb 中，程序會把 `$x` 當作同一個變量來處理，而把 `x` 當作不同的變量來處理。 **代碼清單 4.1　scopetest.rb** ~~~ 1: $x = 0 2: x = 0 3: 4: require "./sub" 5: 6: p $x #=> 1 7: p x #=> 0 ~~~ **代碼清單 4.2　sub.rb** ~~~ 1: $x = 1 ## 對全局變量賦值 2: x = 1 ## 對局部變量賦值 ~~~  **圖 4.1　局部變量與全局變量** 一般我們并不推薦使用全局變量。全局變量的值在程序的任何地方都可以修改，因此在規模較大的程序中使用時，會增加程序不必要的復雜度，給閱讀程序、修改程序造成意想不到的麻煩。本書也很少對全局變量進行說明，示例中也沒使用過。 程序首次給局部變量賦值的同時，該局部變量就被初始化了。如果引用了未初始化的局部變量，程序會拋出異常。 > **執行示例** ~~~ > irb --simple-prompt >> x + 1 NameError: undefined local variable or method ` １' for main:Object from (irb):1 from /usr/local/bin/irb:16:in `<main>' ~~~ 實例變量與類變量，是在定義類的時候用到的變量，因此我們留到第 8 章再詳細說明。 ### **4.4　常量** 與變量類似的有常量（constant）。常量的作用和變量一樣，是某個對象的“名片”。不過與變量不同的是，對已經賦值的常量再進行賦值時，Ruby 會做出警告。 > **執行示例** ~~~ > irb --simple-prompt >> TEST = 1 => 1 >> TEST = 2 (irb):4: warning: already initialized constant TEST (irb):3: warning: previous definition of TEST was here => 2 ~~~ 常量以大寫英文字母開頭。例如，Ruby 的運行版本（`RUBY_VERSION`）、運行平臺（`RUBY_PLATFORM`）、命令行參數數組（`ARGV`）等，都是 Ruby 預定義的好的常量。關于預定義常量，我們將會在 B.4.2 節介紹。 ### **4.5　保留字** 表 4.2 中的單詞，在程序中作為名稱使用時會受到限制。這些受到限制的單詞，我們稱為保留字。在程序里，如果不小心使用了 `end`、`next` 等作為變量名，Ruby 會提示我們語法錯誤。 > **執行示例** ~~~ > irb --simple-prompt >> end = 1 SyntaxError: (irb):8: syntax error, unexpected keyword_end end = 1 ^ from /usr/local/bin/irb:16:in `<main>' ~~~ **表 4.2　Ruby 的關鍵字一覽** | `\_\_LINE\_\_` | `\_\_ENCODING\_\_` | `\_\_FILE\_\_` | `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` | | | | | ### **4.6　多重賦值** 我們已經介紹過“變量`=`值”這樣的變量賦值方法，Ruby 還提供了一個只用一個表達式就能給多個變量賦值的簡便方法——多重賦值。很多情況下我們都會用到多重賦值，在這里舉幾個比較典型的例子供大家參考。 ### **4.6.1　合并執行多個賦值操作** 有時我們希望把一組的變量同時賦值。 ~~~ a = 1 b = 2 c = 3 ~~~ 像這樣的賦值語句，程序可以簡化為只有一行。 ~~~ a, b, c = 1, 2, 3 ~~~ 這樣就能輕松地將 1、2、3 分別賦值給變量 a、b、c。如果對一組不相關的變量進行多重賦值，程序會變得難懂，因此建議對彼此相關變量進行多重賦值。 即使`=` 左右兩邊列表的數量不相等，Ruby 也不會報錯。左邊被賦值的變量的個數比較多時，Ruby 會自動將 nil 賦值給未分配值的變量。 ~~~ a, b, c, d = 1, 2 p [a, b, c] #=> [1, 2, nil] ~~~ 變量部分比較少時，Ruby 會忽略掉該值，不會分配多余的值。 ~~~ a, b, c = 1, 2, 3, 4 p [a, b, c] #=> [1, 2, 3] ~~~ 變量前加上`*`，表示 Ruby 會將未分配的值封裝為數組賦值給該變量。 ~~~ a, b, *c = 1, 2, 3, 4, 5 p [a, b, c] #=> [1, 2, [3, 4, 5]] a, * b, c = 1, 2, 3, 4, 5 p [a, b, c] #-> [1, [2, 3, 4], 5] ~~~ ### **4.6.2　置換變量的值** 現在我們來考慮一下如何置換變量 `a`、`b` 的值。通常，我們需要一個臨時變量 `tmp` 暫時地保存變量的值。 ~~~ a, b = 0, 1 tmp = a # 暫時保存變量a 的值 a = b # 將變量b 的值賦值給a b = tmp # 將原本變量a 的值賦值給變量b p [a, b] #=> [1, 0] ~~~ 使用多重賦值，只需一行程序就搞定了。 ~~~ a, b = 0, 1 a, b = b, a # 置換變量a、b 的值 p [a, b] #=> [1, 0 ~~~ ### **4.6.3　獲取數組的元素** 用數組賦值，左邊有多個變量時，Ruby 會自動獲取數組的元素進行多重賦值。 ~~~ ary = [1, 2] a, b = ary p a #=> 1 p b #=> 2 ~~~ 只是希望獲取數組開頭的元素時，可以按照以下示例那樣做。左邊的變量列表以，結束，給人一種“是不是還沒寫完？”的感覺，建議盡量少用這樣的寫法。 ~~~ ary = [1, 2] a, = ary p a #=> 1 ~~~ ### **4.6.4　獲取嵌套數組的元素** 我們來看看數組 `[1, [2, 3], 4]`，用之前介紹的方法，我們可以分別取出 `1`，`[2, 3]`、`4` 的值。 ~~~ ary = [1, [2, 3], 4] a, b, c = ary p a #=> 1 p b #=> [2, 3] p c #=> 4 ~~~ 像下面那樣把左邊的變量括起來后，就可以再進一步將內部數組的元素值取出來。 ~~~ ary = [1, [2, 3], 4] a, (b1, b2), c = ary # 對與數組結構相對應的變量賦值 p a #=> 1 p b1 #=> 2 p b2 #=> 3 p c #=> 4 ~~~ 只要等號左邊的變量的結構與數組的結構一致，即使再復雜的結構，多重賦值都可以輕松對應。 > **專欄** > **變量的命名方法** > 以變量名開頭來決定變量的種類，這是 Ruby 中對變量命名時唯一要堅決遵守的規則。雖然如此，但是根據以往的編程經驗，也有一些非強制性的、約定俗成的變量命名規則。在大多數情況下，遵循這些規則能使程序變得易于閱讀，對我們來說有百利而無一害。 > - > **不要過多使用省略的名稱** > 有些編程語言會限制變量名的長度，但 Ruby 不需要在意變量名的長度。當然，過長的名稱是不便于閱讀的，但是與其起個不知所云的短的名稱，老老實實地為變量取個長點的好理解的名稱，對以后閱讀、理解程序是非常有幫助的。 > 但是，我們也還是有一些約定俗成的短名稱變量。進行數學、物理等計算時，根據計算對象的不同，很多情況下會使用短名稱的變量名，像坐標使用 `x`、`y`、`z`，速度使用 `v`、`w`，循環次數使用 `m`、`n` 等。另外，我們編寫程序時，也經常使用 `i`、`j`、`k` 等作為循環時需用到的變量名。 > - > **對于多個單詞組合的變量名，使用 _ 隔開各個單詞，或者單詞以大寫字母開頭** > 也就是說，要么這樣叫做 `sort_list_by_name`，要么叫做 `sortListByName`。一般來講，Ruby 中的變量名和方法名使用前者，類名和模塊名的使用后者。