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Ruby

編程語言
此条目介绍的是程式语言Ruby。关于宝石类的Ruby，请见“红宝石”。关于印刷用语Ruby字元，请见“旁注标记”。

Ruby 是一种面向对象、指令式、函数式、动态的通用编程语言。在20世纪90年代中期由日本电脑科学家松本行弘（Matz）设计并开发。

Ruby
编程范型面向对象、指令式、函数式
设计者松本行弘
实作者松本行弘等人
发行时间1995年
当前版本
  • 3.3.6（2024年11月5日；稳定版本）[1]
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型态系统动态类型
操作系统跨平台
许可证Ruby许可证[2] / BSD许可证[3] / GNU通用公共许可证第二版[4]
网站www.ruby-lang.org 编辑维基数据链接
主要实作产品
Ruby MRI（英语：Ruby MRI）、YARV、Rubinius（英语：Rubinius）、MagLev（英语：MagLev (software)）、JRuby、
MacRuby（英语：MacRuby）、RubyMotion（英语：RubyMotion）、HotRuby（英语：HotRuby）、IronRuby、
mruby
启发语言
Ada[5]、C++[5]、CLU[6]、Dylan[6]、Eiffel[5]、
Lisp[6]、Perl[6]、Python[6]、Smalltalk[6]
影响语言
Clojure、D[7]、Elixir、Falcon、Fancy（英语：Fancy (programming language)）[8]、Groovy
、Ioke（英语：Ioke (programming language)）[9]、Mirah（英语：Mirah (programming language)）、Nu[10]、Reia（英语：Reia (programming language)）、Potion（英语：Potion (programming language)）

遵守BSD许可证和Ruby License[11][注 1]。它的灵感与特性来自于Perl、Smalltalk、Eiffel、Ada以及Lisp语言。由Ruby语言本身还发展出了JRuby（Java平台）、IronRuby（.NET平台）等其他平台的Ruby语言替代品。

历史

 
Ruby的作者松本行弘

Ruby的作者松本行弘于1993年2月24日开始编写Ruby，直至1995年12月才正式公开发布于fj（新闻群组）。之所以称为Ruby是取法自Perl，因为Perl的发音与6月的诞生石pearl（珍珠）相同，Ruby选择以7月的诞生石ruby（红宝石）命名。Ruby相较之下比其他类似的程式语言（如Perl或Python）年轻，又因为Ruby是日本人发明的，所以早期的非日文资料和程式都比较贫乏，在网上仍然可以找到早期对Ruby的资料太少之类的批评。

约于2000年，Ruby开始进入美国，英文的资料开始发展。 2004年，Rails框架诞生，Ruby更加广为人知，Ruby并于2006年为TIOBE获选为年度程式语言。此时为Ruby的全盛时期。 这一时期许多 GitHub 上有创意的专案以 Ruby 撰写，并且有 GitHub 与 Twitter 等重要网页选用 Ruby 编写。

2010年以后，Javascript 和 Python 这两个和 Ruby 定位类似的语言在 Google 等公司与一些社群的支持下越来越受到欢迎。 其中，V8引擎使得 Javascript 在同类型语言中有著突出的效能； NumPy 让 Python 可以更加优雅的进行科学运算。 2009年，以V8引擎制作的伺服端平台 Node.js 发表。 2015年 机器学习知名专案 TensorFlow 发表，并选用 Python 作为官方 API 使用的语言。 Ruby 在多年被蚕食后走向衰微。 Ruby 现在仍为TIOBE程式语言流行排行前20名，但已经远远没有全盛时期受欢迎。

在 Ruby 逐渐失宠以后，开发团队开始有意的提升 Ruby 的效能。在 Ruby 2.X 版本后期提出“Ruby 3x3”计画[12]，目标是希望 Ruby 3.0 版本能比 2.0 版本有 3 倍效能提升。 从 Ruby 3.0 开始，团队开始尝试在 Ruby 中加入 JIT 的功能。在 3.1 版本之后，Ruby 的团队与 Shopify 团队合作，尝试性地加入新的 JIT 编译器 —— YJIT。 并且 YJIT 在 Ruby 3.2 正式被引入[13]。

Ruby的理念

减少编程时候的不必要的琐碎时间，令编写程序的人高兴，是设计Ruby语言的Matz的一个首要的考虑；其次是良好的界面设计。他强调系统设计必须强调人性化，而不是一味从机器的角度设想[14]。

遵循着最小惊讶原则（英语：Principle of least astonishment），Ruby语言通常非常直观，按照编程人认为它应该的方式运行。

Ruby的作者认为Ruby > (Smalltalk + Perl) / 2[来源请求]，表示Ruby是一个语法像Smalltalk一样完全面向对象、脚本执行、又有Perl强大的文字处理功能的程式语言。

Ruby的版本体系

Ruby版本号的构成形式是（MAJOR）.（MINOR）.（TEENY），均为只有1位的整数；如“1.8.6”、“1.9.3”。

1.9版系统的TEENY不小于1时为稳定版，TEENY为0的版本是开发版。在1.9之前的版本中偶数MINOR代表稳定版，奇数MINOR代表开发版。[15]

Ruby的Hello World程序

下面是一个在标准输出设备上输出Hello World的简单程序： 

#!/usr/bin/env ruby
puts "Hello, world!"

或者是在irb互动式命令列的模式下： 

>>puts "Hello, world!"
Hello, world!
=> nil

Ruby的特点

变数与函数的命名规则

乍看之下与Perl的命名规则有些类似，不过Perl的命名用来区分纯量、阵列与映射；而Ruby的命名规则用来表示变数与类别的关系。Ruby的变数有以下几种：

  • 一般小写字母、底线开头：变量（Variable）。
  • $开头：全局变量（Global variable）。
  • @开头：实例变量（Instance variable）。
  • @@开头：类变量（Class variable）类别变量被共享在整个继承链中
  • 大写字母开头：常数（Constant）。

有些函数则会加一个后缀，用来表示函数的用法，跟变数命名规则不同，函数的命名规则只是习惯，不具强制性，即使你不照规则命名也不影响程式运作

  • =结尾：赋值方法，相当于其他程式语言的set开头的方法，算是一种语法糖。
  • !结尾：破坏性方法，呼叫这个方法会修改本来的物件，这种方法通常有个非破坏性的版本，呼叫非破坏性的版本会回传一个物件的副本。
  • ?结尾：表示这个函数的回传值是个布林值。

多种字串表示法

Ruby提供了多种字串的表示方法，方便撰写有大量文字资料的程式。除了来自C语言的引号表示法之外，还有来自于Perl的百分号字面量记法，以及方便书写大量内容的Heredoc记法。Ruby可以方便地以#{variable_name}的方式向字符串中插入变量。 

a = '\n这是一个单引号的字符串，反斜线和变量插值不会被转义'

b = %q{这是一个不可转义的字符串}

c = "\n这是一个双引号的字符串，反斜线和变量插值会被转义\n#{a}"

d = %Q{\n這是一個常量字串，特殊内容同样会被转义\n}

e = <<BLOCK
这是一个以Heredoc方式书写的常量字符串，可转义，结尾标志不可缩进
BLOCK

f = <<-BLOCK
      这是一个可以缩进的Heredoc字符串
    BLOCK

g = <<~BLOCK
      这是一个可以缩进的Heredoc字符串
      缩进会被自动去掉，在2.3版本中引入
    BLOCK

h = %/\t这是一个可转义的的字符串\n/

动态修改物件、类别

Ruby是动态语言，你可以在程序中修改先前定义过的类别。 也可以在某个类别的实例中定义该实例特有的方法，这叫做原型方法（prototype）。 

class MyClass
  def the_method
    "general method"
  end
end

mc = MyClass.new
def mc.the_method
  "special for this instance."
end

mc.the_method

强大的反射机制与元编程

Ruby的反射功能相当惊人，甚至可以自行追踪程式运作，或是取出private变数、拦截方法的呼叫。 常常与‘可以动态的修改物件’这项特色结合，做为‘元编程’的功能：程式在运行时， 可以由程式设计师提供的资讯，自行生成、修改类别或物件，这项功能大大的提高了撰写程式码的效率。 在Rails之中，就大量使用了这种特性。

以下为用Rails使用元编程的范例： 

class Project < ActiveRecord::Base
  belongs_to :portfolio
  has_one    :project_manager
  has_many   :milestones
end

在这个例子中，Project类别继承Base类别，Base类别内建的belongs_to、has_one、has_many方法，便会根据参数来修改Project类别的内容，并自行建立其他相关的方法。程式设计师可以更专心处理程式的运作，而不必为每个类别重复得撰写程式码。

丰富灵活的回圈表示

# 使用 for，在 1 到 3 取出值 1、2、3 到 outer_i 裡操作。
for outer_i in 1..3 do
  puts "for: #{outer_i * 100}"
end

# 在 1 到 3 的集合裡針對每個值，放到 i 裡操作。
(1..3).each do |i|
  puts "each: #{i * 100}"
end

# 只要符合 outer_i 小於等於 300，則進入迴圈。
outer_i = 100
while outer_i <= 300
  puts "while: #{outer_i}"
  outer_i += 100
end

# 直到 outer_i 大於 300 前，都可以進入迴圈。
outer_i = 100
until outer_i > 300
  puts "until: #{outer_i}"
  outer_i += 100
end

# 無限迴圈，用 break 來打斷迴圈。
outer_i = 100
loop do
  break if outer_i > 300

  puts "loop: #{outer_i}"
  outer_i += 100
end

# 作 3 次迴圈，i 從 0 開始遞增 1。
3.times do |i|
  puts "times: #{(i + 1) * 100}"
end

# 從 1 遞增 1 到 3，值傳入 i 來操作。
1.upto(3) do |i|
  puts "upto: #{i * 100}"
end

# 從 3 遞減 1 到 1，值傳入 i 來操作。
3.downto(1) do |i|
  puts "downto: #{400 - i * 100}"
end

# 從 100 開始以每步 +100 邁向 300。
100.step(300, 100) do |i|
  puts "step: #{i}"
end

其他特色

  • 完全物件导向：任何东西都是物件，没有基础型别
  • 变数是动态类型。
  • 任何东西都有值：不管是四则运算、逻辑表达式还是一个语句，都有回传值。
  • 运算符重载
  • 垃圾回收
  • 强类型[16]
  • 变量无需声明
  • 在Windows上，载入DLL

比较与批评

让人意外之处

  • 在Ruby中，只有false和nil表示false，其它的所有值都表示true（包括0、0.0、""、[]）[17]。这点和C语言的‘用0代表false’不同。
  • Ruby的字串是可改变的，这与Java固定不变的字串不同。在Ruby中，常用Symbol对象来表示不可变的字符串。Ruby 2.3提供了默认冻结字符串的选项，在源码开头添加魔术注释# frozen_string_literal: true可以打开这个选项，当用户试图更改String对象时会抛出运行时异常。同时，松本行弘表示，在Ruby 3中，字符串将是默认不可变的。[18]
  • Ruby的继承功能相当脆弱，尽管Ruby是一个物件导向语言，Ruby内的许多规则，却使得子类别有可能不小心就覆写了父类别的功能，在《The Ruby Programming Language》一书中，建议除非程式设计师对一个类别相当了解，否则尽可能不要使用继承。

和Perl 6比较

  • CPAN上排名第一名，同时也是Perl 6的开发者的唐凤（Autrijus / Audrey）说：“Ruby就是‘没有到处打广告的Perl 6’”。[19][20]
  • 松本行弘在接受欧莱礼（O'Reilly）访问时，提到“Ruby借用了很多Perl的东西……，Python远比Perl要少……”、“我认为Ruby这个名字作为Perl之后的一门语言的名字真是再恰当不过了。”[21]
  • Perl之父拉里·沃尔（Larry Wall）说：“很多方面上我还是很喜欢Ruby的，这是因为那些部分是从Perl借过去的。：-）”、“我还喜欢Ruby的C<*>一元星号操作符，所以我把它加到Perl 6里面。”[22]

程式范例

下面的代码可以在Ruby shell中运行，比如irb互动式命令列，或者保存为文件并运行命令ruby <filename>。

  • 一些基本的Ruby代码：
# Everything, including a literal, is an object, so this works:
-199.abs                                                        # 199
"ruby is cool".length                                           # 12
"Rick Astley".index("c")                                        # 2
"Never gonna let you down".sub('let you down', 'give you up')   # "Never gonna give you up"
"Nice Day Isn't It?".downcase.split(//).sort.uniq.join          # " '?acdeinsty"
  • 一些转换：
puts "What's your favorite number?"
number = gets.chomp
outputnumber = number.to_i + 1
puts outputnumber.to_s + ' is a bigger and better favorite number.'

集合

a = [1,'hi', 3.14, 1, 2, [4, 5]]

p a[2]           # 3.14
p a.[](2)# 3.14
p a.reverse      # [[4, 5], 2, 1, 3.14, 'hi', 1]
p a.flatten.uniq # [1, 'hi', 3.14, 2, 4, 5]
  • 构造和使用关联数组：
hash = { :water => 'wet', :fire => 'hot' }
puts hash[:fire] # Prints:  hot

hash.each_pair do |key, value| # Or:  hash.each do |key, value|
puts "#{key} is #{value}"
end

# Prints:  water is wet
#          fire is hot

hash.delete :water # Deletes :water => 'wet'
hash.delete_if {|k,value| value=='hot'} # Deletes :fire => 'hot'

块和迭代器

  • 有两个语法用于创建块：
{ puts "Hello, World!" } # Note the { braces }
#or
do puts "Hello, World!" end
  • 传参数的块使用闭包Closure：
# In an object instance variable (denoted with '@'), remember a block.
def remember(&a_block)
  @block = a_block
end

# Invoke the above method, giving it a block which takes a name.
remember {|name| puts "Hello, #{name}!"}

# When the time is right (for the object) -- call the closure!
@block.call("Jon")
# => "Hello, Jon!"
  • 从方法中返回闭包：
def create_set_and_get(initial_value=0) # Note the default value of 0
  closure_value = initial_value
  return Proc.new {|x| closure_value = x}, Proc.new { puts closure_value }
end

setter, getter = create_set_and_get  # ie. returns two values
setter.call(21)
getter.call # => 21
  • 迭代调用调用时提供的块：
def use_hello
  yield "hello"
end

# Invoke the above method, passing it a block.
use_hello {|string| puts string} # => 'hello'
  • 使用块迭代数组：
array = [1, 'hi', 3.14]
array.each { |item| puts item }
# => 1
# => 'hi'
# => 3.14

array.each_index { |index| puts "#{index}: #{array[index]}" }
# => 0: 1
# => 1: 'hi'
# => 2: 3.14

(3..6).each { |num| puts num }
# => 3
# => 4
# => 5
# => 6

像inject()方法可以接收一个参数和一个块。迭代的注入列表的每一个成员，执行函数时保存总和。这同函数编程语言中的foldl函数相类似，比如： 

[1,3,5].inject(10) {|sum, element| sum + element} # => 19

首先块接收到了10（inject的参数）当作变量sum，并且1（数组的第一个元素）当作变量element；这会返回11。11又被当作下一步的sum变量，它加上3得到了14。14又被加上了5，最终返回结果19。

  • 块运行在内置的方法中：
File.open('file.txt', 'w') do |file| # 'w' denotes "write mode".
  file.puts 'Wrote some text.'
end                                  # File is automatically closed here

File.readlines('file.txt').each do |line|
puts line
end
# => Wrote some text.
  • 使用枚举器和块求1到10的平方：
(1..10).collect {|x| x*x} # => [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

类

下面的代码定义一个命名为Person的类。含有一个“initialize”方法，用于构选创建一个新对象，它还有两个方法，一个重载了<=>比较运算符（这样Array#sort可以使用age排序）另一个重载了to_s方法（这样Kernel#puts可以格式化输出），attr_reader是Ruby中元数据编程的例子：attr_accessor为实例变量定义了getter和setter方法，attr_reader只是一个getter方法。另外，方法中最后的声明是它的返回值，也允许显式的使用“return”语句。 

class Person
  attr_reader :name, :age
  def initialize(name, age)
    @name, @age = name, age
  end
  def <=>(person) # Comparison operator for sorting
    @age <=> person.age
  end
  def to_s
    "#@name (#@age)"
  end
end

group = [
  Person.new("Bob", 33),
  Person.new("Chris", 16),
  Person.new("Ash", 23)
]

puts group.sort.reverse
  • 下面按age倒序输出了三个名字：
Bob(33)
Ash(23)
Chris(16)

各种版本

Matz's Ruby interpreter，最初也是最常见的Ruby版本，简称MRI，用C语言撰写。

JRuby，类似Python的Jython，一个可于Java上执行Ruby的语言，支援Java的介面和类别。最新发布版为9.1.6.0（2016-11-09），与Ruby 2.3兼容。它的官方网站为jruby.org。

mruby是一个轻量级的Ruby解释器，可以嵌入到其它应用程序中，或者作为库链接到应用中。

参见

注释

  1. ^ Ruby早期遵守GPL协议。

参考文献

  1. ^ Ruby 3.3.6 Released. 2024年11月5日. 
  2. ^ COPYING in Ruby official source repository. [2013-10-30]. （原始内容存档于2017-03-20）. 
  3. ^ BSDL in Ruby official source repository. [2013-10-30]. （原始内容存档于2022-03-21）. 
  4. ^ Contents of /trunk/GPL. [2 May 2015]. （原始内容存档于2022-03-21）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Cooper, Peter. Beginning Ruby: From Novice to Professional. Beginning from Novice to Professional 2nd. Berkeley: APress. 2009: 101. ISBN 1-4302-2363-4. To a lesser extent, Python, LISP, Eiffel, Ada, and C++ have also influenced Ruby. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Bini, Ola. Practical JRuby on Rails Web 2.0 Projects: Bringing Ruby on Rails to Java. Berkeley: APress. 2007: 3. ISBN 1-59059-881-4. It draws primarily on features from Perl, Smalltalk, Python, Lisp, Dylan, and CLU. 
  7. ^ Intro – D Programming Language 1.0 – Digital Mars. [2013-10-30]. （原始内容存档于2018-12-25）. 
  8. ^ Bertels, Christopher. Introduction to Fancy. Rubinius blog. Engine Yard. 23 February 2011 [2011-07-21]. （原始内容存档于2018-12-25）. 
  9. ^ Bini, Ola. Ioke. Ioke.org. [2011-07-21]. （原始内容存档于2011-07-21）. inspired by Io, Smalltalk, Lisp and Ruby 
  10. ^ Burks, Tim. About Nu™. Programming Nu™. Neon Design Technology, Inc. [2011-07-21]. （原始内容存档于2011-07-24）. 
  11. ^ Ruby License. [2004-09-25]. （原始内容存档于2011-08-22）. 
  12. ^ Ruby 2.6正式版釋出主打JIT，但卻會造成Rails效能下降. iThome. [2023-06-13]. （原始内容存档于2022-05-21） （中文（繁体））. 
  13. ^ Shopify開發團隊公開以Rust重寫Ruby YJIT的權衡與改進細節. iThome. [2023-06-13]. （原始内容存档于2023-01-22） （中文（繁体））. 
  14. ^ The Philosophy of Ruby, A Conversation with Yukihiro Matsumoto, Part I by Bill Venners on 2003-09-29 (Artima Developer，英文). [2007-09-17]. （原始内容存档于2019-07-05）. 
  15. ^ [Ruby语言入门东南大学出版社2010年4月第一版P19]
  16. ^ To Ruby From Python. [2010-10-26]. （原始内容存档于2022-02-22）. 
  17. ^ To Ruby From Python （页面存档备份，存于互联网档案馆），When tested for truth, only false and nil evaluate to a false value. Everything else is true (including 0, 0.0, "", and []).
  18. ^ Immutable String literal in Ruby 3.. [2017-11-27]. （原始内容存档于2022-04-15）. 
  19. ^ Perl 6于2019年10月更名为Raku。
  20. ^ 存档副本. [2013-10-22]. （原始内容存档于2015-09-24）. 
  21. ^ O'Reilly訪問Matz。. [2007-07-20]. （原始内容存档于2009-07-28）. 
  22. ^ Larry Wall On Perl, Religion, and……. [2007-07-20]. （原始内容存档于2007-07-29）. 
  23. ^ Guido談Python 3000及與Ruby的競爭。. [2007-07-23]. （原始内容存档于2012-11-20）. 

外部链接

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