Ruby学习之面向对象的使用

本是古典何须时尚 2022-03-31 12:52 380阅读 0赞

Ruby是纯面向对象的语言，其中的一切都是对象，对于这一点，相信大家都不会反驳，它其中最原始的值诸如字符串、数字，甚至连 true 和 false 都是对象，类本身也是一个*对象*，是 *Class* 类的一个实例，它用于指定对象的形式，它结合了数据表示法和方法，把数据整理成一个整齐的包。类中的数据和方法被称为类的成员。我们这次就来详细的看下。

当我们定义一个类的时候，就相当于定义了一个数据类型的蓝图，实际上并没有定义什么实际的数据，只是定义了类的名称意味着什么，也就是说，定义了类的对象将由什么组成，以及在该对象上能执行什么操作。

类定义以关键字 **class** 开始，后跟**类名称**，最后以一个 **end** 进行分隔表示终止该类定义，像下面这样：

class Box
    #类主体
    end

按照惯例，名称必须以大写字母开头，如果包含多个单词，每个单词首字母大写，但此间没有分隔符（例如：CamelCase）。

既然类提供了对象的蓝图，所以基本上，对象是根据类进行创建的。我们使用 **new** 关键字声明类的对象，如下：

box1 = Box.new
    box2 = Box.new

之后就要来说说**initialize** 方法了，它是一个标准的 Ruby 类方法，是类的构造函数，与其他面向对象编程语言中的 **constructor** 工作原理类似。所以说，当我们想要在创建对象的同时初始化一些类变量，initialize 方法就派上用场了。该方法带有一系列参数，与其他 Ruby 方法一样，使用该方法时，必须在前面放置 **def** 关键字，如下：

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

再来就轮到实例变量了，它是类的属性，它们在使用类创建对象时就变成对象的属性。每个对象的属性是单独赋值的，和其他对象之间不共享值。在类的内部，是使用 @ 运算符访问这些属性，在类的外部，则是使用称为**访问器方法**的**公共**方法进行访问，来看下面的实例：

class Box
       def initialize(w,h)
          # 给实例变量赋值
          @width, @height = w, h
       end
    end

为了在类的外部读取类中已定义的变量，我们可以通过定义访问器(getter)方法来访问，来看下使用案例：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       # 构造函数
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
     
       # 访问器方法
       def printWidth
          @width
       end
     
       def printHeight
          @height
       end
    end
     
    # 创建对象，初始化盒子的高度与宽度
    box = Box.new(10, 20)
     
    # 使用访问器方法
    x = box.printWidth()
    y = box.printHeight()
     
    puts "盒子宽度 : #{x}"
    puts "盒子高度 : #{y}"

与用于访问变量值的访问器方法类似，Ruby 提供了一种在类的外部将参数传入类中已定义的变量，也就是所谓的**设置器方法**，来看下使用案例：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
     
       # 访问器方法
       def getWidth
          @width
       end
       def getHeight
          @height
       end
     
       # 设置器方法
       def setWidth=(value)
          @width = value
       end
       def setHeight=(value)
          @height = value
       end
    end
     
    # 创建对象
    box = Box.new(10, 20)
     
    # 使用设置器方法
    box.setWidth = 30
    box.setHeight = 50
     
    # 使用访问器方法
    x = box.getWidth()
    y = box.getHeight()
     
    puts "盒子宽度 : #{x}"
    puts "盒子高度 : #{y}"

由于两种方法非常常用，Ruby 定义了 **attr\_accessor :variable\_name、attr\_reader :variable\_name、attr\_writer :variable\_name** 三种属性声明方法。其中：**accessor=reader+writer**。同时我们一定要注意，变量名前一定要带 : ，变量名之间要用 , 分割。

再来就是实例方法了，它的定义与其他方法的定义一样，都是使用 **def** 关键字，但它们只能通过类实例来使用，来看使用案例：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       # 构造方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 实例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end
     
    # 创建对象
    box = Box.new(10, 20)
     
    # 调用实例方法
    a = box.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"

**类变量**是在类的所有实例中共享的变量。换句话说，类变量的实例可以被所有的对象实例访问。类变量以两个 @ 字符（@@）作为前缀，类变量必须在类定义中被初始化。

**类方法**使用 **def self.methodname()** 定义，类方法以 end 分隔符结尾。类方法可使用带有类名称的 **classname.methodname** 形式调用，来看使用案例：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    class Box
       # 初始化类变量
       @@count = 0
       def initialize(w,h)
          # 给实例变量赋值
          @width, @height = w, h
     
          @@count += 1
       end
     
       def self.printCount()
          puts "Box count is : #@@count"
       end
    end
     
    # 创建两个对象
    box1 = Box.new(10, 20)
    box2 = Box.new(30, 100)
     
    # 调用类方法来输出盒子计数
    Box.printCount()

我们定义的任何类都有一个 **to\_s** 实例方法来返回对象的字符串表示形式，来看一个根据 width 和 height 表示 Box 对象的实例：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    class Box
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 定义 to_s 方法
       def to_s
          "(w:#@width,h:#@height)"  # 对象的字符串格式
       end
    end
     
    # 创建对象
    box = Box.new(10, 20)
     
    # 自动调用 to_s 方法
    puts "String representation of box is : #{box}"

Ruby为我们提供了三个级别的实例方法保护，分别是 **public、private 或 protected**。但是 Ruby 不在实例和类变量上应用任何访问控制，我们来分别看下这三个权限：

*  **Public 方法：** Public 方法可被任意对象调用。默认情况下，方法都是 public 的，除了 initialize 方法总是 private 的。
 *  **Private 方法：** Private 方法不能从类外部访问或查看。只有类方法可以访问私有成员。
 *  **Protected 方法：** Protected 方法只能被类及其子类的对象调用。访问也只能在类及其子类内部进行。

来看个实例感受下：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
     
       # 实例方法默认是 public 的
       def getArea
          getWidth() * getHeight
       end
     
       # 定义 private 的访问器方法
       def getWidth
          @width
       end
       def getHeight
          @height
       end
       # make them private
       private :getWidth, :getHeight
     
       # 用于输出面积的实例方法
       def printArea
          @area = getWidth() * getHeight
          puts "Big box area is : #@area"
       end
       # 让实例方法是 protected 的
       protected :printArea
    end
     
    # 创建对象
    box = Box.new(10, 20)
     
    # 调用实例方法
    a = box.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"
     
    # 尝试调用 protected 的实例方法
    box.printArea()

继承，是面向对象编程中最重要的概念之一。继承允许我们根据另一个类定义一个类，这样使得创建和维护应用程序变得更加容易。继承有助于重用代码和快速执行，不幸的是，Ruby 不支持多继承，但是 Ruby 支持 **mixins**。mixin 就像是多继承的一个特定实现，在多继承中，只有接口部分是可继承的。当创建类时，程序员可以直接指定新类继承自某个已有类的成员，这样就不用从头编写新的数据成员和成员函数。这个已有类被称为**基类或父类**，新类被称为**派生类或子类**。Ruby 也提供了子类化的概念，子类化即继承。扩展一个类的语法非常简单。只要添加一个 < 字符和父类的名称到类语句中即可，来看实例：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 实例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end
     
    # 定义子类
    class BigBox < Box
     
       # 添加一个新的实例方法
       def printArea
          @area = @width * @height
          puts "Big box area is : #@area"
       end
    end
     
    # 创建对象
    box = BigBox.new(10, 20)
     
    # 输出面积
    box.printArea()

我们可以在派生类中添加新的功能，但有时我们可能想要改变已经在父类中定义的方法的行为。这时我们可以保持方法名称不变，重载方法的功能即可，案例如下：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 实例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end
     
    # 定义子类
    class BigBox < Box
     
       # 改变已有的 getArea 方法
       def getArea
          @area = @width * @height
          puts "Big box area is : #@area"
       end
    end
     
    # 创建对象
    box = BigBox.new(10, 20)
     
    # 使用重载的方法输出面积
    box.getArea()

我们希望使用 + 运算符执行两个 Box 对象的向量加法，使用 \* 运算符来把 Box 的 width 和 height 相乘，使用一元运算符 - 对 Box 的 width 和 height 求反，来看实例：

class Box
      def initialize(w,h) # 初始化 width 和 height
        @width,@height = w, h
      end
     
      def +(other)         # 定义 + 来执行向量加法
        Box.new(@width + other.width, @height + other.height)
      end
     
      def -@               # 定义一元运算符 - 来对 width 和 height 求反
        Box.new(-@width, -@height)
      end
     
      def *(scalar)        # 执行标量乘法
        Box.new(@width*scalar, @height*scalar)
      end
    end

有时候，我们想要防止对象被改变。在 Object 中，freeze 方法可实现这点，它能有效地把一个对象变成一个常量。任何对象都可以通过调用 **Object.freeze** 进行冻结。冻结对象不能被修改，也就是说，我们不能改变它的实例变量。我们可以使用 **Object.frozen?** 方法检查一个给定的对象是否已经被冻结。如果对象已被冻结，该方法将返回 true，否则返回一个 false 值，来看个实例感受下：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
     
       # 访问器方法
       def getWidth
          @width
       end
       def getHeight
          @height
       end
     
       # 设置器方法
       def setWidth=(value)
          @width = value
       end
       def setHeight=(value)
          @height = value
       end
    end
     
    # 创建对象
    box = Box.new(10, 20)
     
    # 让我们冻结该对象
    box.freeze
    if( box.frozen? )
       puts "Box object is frozen object"
    else
       puts "Box object is normal object"
    end
     
    # 现在尝试使用设置器方法
    box.setWidth = 30
    box.setHeight = 50
     
    # 使用访问器方法
    x = box.getWidth()
    y = box.getHeight()
     
    puts "Width of the box is : #{x}"
    puts "Height of the box is : #{y}"

可以在类的内部定义一个常量，通过把一个直接的数值或字符串值赋给一个变量来定义的，常量的定义不需要使用 @ 或 @@。按照惯例，常量的名称使用大写。一旦常量被定义，我们就不能改变它的值，我们可以在类的内部直接访问常量，就像是访问变量一样，但是如果我们想要在类的外部访问常量，那么我们必须使用 **classname::constant**，来看实例感受下：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       BOX_COMPANY = "TATA Inc"
       BOXWEIGHT = 10
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
       # 实例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end
     
    # 创建对象
    box = Box.new(10, 20)
     
    # 调用实例方法
    a = box.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"
    puts Box::BOX_COMPANY
    puts "Box weight is: #{Box::BOXWEIGHT}"

我们要知道，类常量可被继承，也可像实例方法一样被重载。

可能有一种情况，我们想要在不调用对象构造器 **initialize** 的情况下创建对象，即，使用 new 方法创建对象，在这种情况下，我们可以调用 allocate 来创建一个未初始化的对象，如下：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    # 定义类
    class Box
       attr_accessor :width, :height
     
       # 构造器方法
       def initialize(w,h)
          @width, @height = w, h
       end
     
       # 实例方法
       def getArea
          @width * @height
       end
    end
     
    # 使用 new 创建对象
    box1 = Box.new(10, 20)
     
    # 使用 allocate 创建两一个对象
    box2 = Box.allocate
     
    # 使用 box1 调用实例方法
    a = box1.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"
     
    # 使用 box2 调用实例方法
    a = box2.getArea()
    puts "Area of the box is : #{a}"

Ruby的 self 和 Java 的 this 有相似之处，但又大不相同。Java的方法都是在实例方法中引用，所以this一般都是指向当前对象的。而Ruby的代码逐行执行，所以在不同的上下文(context)self就有了不同的含义，来看实例：

#!/usr/bin/ruby -w
     
    class Box
       # 输出类信息
       puts "Class of self = #{self.class}"
       puts "Name of self = #{self.name}"
    end

上述代码意味着类定义可通过把该类作为当前对象来执行，同时也意味着元类和父类中的该方法在方法定义执行期间是可用的。

好啦，本次记录就到这里了。

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