Ruby 是一種面向對象指令式函數式動態通用編程語言。在20世紀90年代中期由日本電腦科學家松本行弘(Matz)設計並開發。

Quick Facts 編程範型, 設計者 ...
Ruby
Thumb
編程範型面向對象指令式函數式
設計者松本行弘
實作者松本行弘等人
面市時間1995年
當前版本
  • 3.3.5(2024年9月3日;穩定版本)[1]
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型態系統動態類型
操作系統跨平台
許可證Ruby許可證[2] / BSD許可證[3] / GNU通用公共許可證第二版[4]
網站www.ruby-lang.org 編輯維基數據鏈接
主要實作產品
Ruby MRI英語Ruby MRIYARVRubinius英語RubiniusMagLev英語MagLev (software)JRuby
MacRuby英語MacRubyRubyMotion英語RubyMotionHotRuby英語HotRubyIronRuby
mruby
啟發語言
Ada[5]C++[5]CLU[6]Dylan[6]Eiffel[5]
Lisp[6]Perl[6]Python[6]Smalltalk[6]
影響語言
ClojureD[7]ElixirFalconFancy英語Fancy (programming language)[8]Groovy
Ioke英語Ioke (programming language)[9]Mirah英語Mirah (programming language)Nu[10]Reia英語Reia (programming language)Potion英語Potion (programming language)
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遵守BSD許可證和Ruby License[11][註 1]。它的靈感與特性來自於PerlSmalltalkEiffelAda以及Lisp語言。由Ruby語言本身還發展出了JRubyJava平台)、IronRuby.NET平台)等其他平台的Ruby語言替代品。

歷史

Thumb
Ruby的作者松本行弘

Ruby的作者松本行弘於1993年2月24日開始編寫Ruby,直至1995年12月才正式公開發佈於fj(新聞群組)。之所以稱為Ruby是取法自Perl,因為Perl的發音與6月的誕生石pearl(珍珠)相同,Ruby選擇以7月的誕生石ruby(紅寶石)命名。Ruby相較之下比其他類似的程式語言(如PerlPython)年輕,又因為Ruby是日本人發明的,所以早期的非日文資料和程式都比較貧乏,在網上仍然可以找到早期對Ruby的資料太少之類的批評。

約於2000年,Ruby開始進入美國,英文的資料開始發展。 2004年,Rails框架誕生,Ruby更加廣為人知,Ruby並於2006年為TIOBE獲選為年度程式語言。此時為Ruby的全盛時期。 這一時期許多 GitHub 上有創意的專案以 Ruby 撰寫,並且有 GitHub 與 Twitter 等重要網頁選用 Ruby 編寫。

2010年以後,JavascriptPython 這兩個和 Ruby 定位類似的語言在 Google 等公司與一些社群的支持下越來越受到歡迎。 其中,V8引擎使得 Javascript 在同類型語言中有著突出的效能; NumPyPython 可以更加優雅的進行科學運算。 2009年,以V8引擎製作的伺服端平台 Node.js 發表。 2015年 機器學習知名專案 TensorFlow 發表,並選用 Python 作為官方 API 使用的語言。 Ruby 在多年被蠶食後走向衰微。 Ruby 現在仍為TIOBE程式語言流行排行前20名,但已經遠遠沒有全盛時期受歡迎。

在 Ruby 逐漸失寵以後,開發團隊開始有意的提升 Ruby 的效能。在 Ruby 2.X 版本後期提出「Ruby 3x3」計畫[12],目標是希望 Ruby 3.0 版本能比 2.0 版本有 3 倍效能提升。 從 Ruby 3.0 開始,團隊開始嘗試在 Ruby 中加入 JIT 的功能。在 3.1 版本之後,Ruby 的團隊與 Shopify 團隊合作,嘗試性地加入新的 JIT 編譯器 —— YJIT。 並且 YJIT 在 Ruby 3.2 正式被引入[13]

Ruby的理念

減少編程時候的不必要的瑣碎時間,令編寫程序的人高興,是設計Ruby語言的Matz的一個首要的考慮;其次是良好的界面設計。他強調系統設計必須強調人性化,而不是一味從機器的角度設想[14]

遵循着最小驚訝原則英語Principle of least astonishment,Ruby語言通常非常直觀,按照編程人認為它應該的方式運行。

Ruby的作者認為Ruby > (Smalltalk + Perl) / 2[來源請求],表示Ruby是一個語法像Smalltalk一樣完全面向對象、腳本執行、又有Perl強大的文字處理功能的程式語言。

Ruby的版本體系

Ruby版本號的構成形式是(MAJOR).(MINOR).(TEENY),均為只有1位的整數;如「1.8.6」、「1.9.3」。

1.9版系統的TEENY不小於1時為穩定版,TEENY為0的版本是開發版。在1.9之前的版本中偶數MINOR代表穩定版,奇數MINOR代表開發版。[15]

Ruby的Hello World程序

下面是一個在標準輸出設備上輸出Hello World的簡單程序:

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

或者是在irb互動式命令列的模式下:

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

Ruby的特點

變數與函數的命名規則

乍看之下與Perl的命名規則有些類似,不過Perl的命名用來區分純量、陣列與映射;而Ruby的命名規則用來表示變數與類別的關係。Ruby的變數有以下幾種:

  • 一般小寫字母、底線開頭:變數(Variable)。
  • $開頭:全域變數(Global variable)。
  • @開頭:實例變數(Instance variable)。
  • @@開頭:類別變數(Class variable)類別變量被共享在整個繼承鏈中
  • 大寫字母開頭:常數(Constant)。

有些函數則會加一個後綴,用來表示函數的用法,跟變數命名規則不同,函數的命名規則只是習慣,不具強制性,即使你不照規則命名也不影響程式運作

  • =結尾:賦值方法,相當於其他程式語言的set開頭的方法,算是一種語法糖
  • !結尾:破壞性方法,呼叫這個方法會修改本來的物件,這種方法通常有個非破壞性的版本,呼叫非破壞性的版本會回傳一個物件的副本。
  • ?結尾:表示這個函數的回傳值是個布林值。

多種字串表示法

Ruby提供了多種字串的表示方法,方便撰寫有大量文字資料的程式。除了來自C語言的引號表示法之外,還有來自於Perl的百分號字面量記法,以及方便書寫大量內容的Heredoc記法。Ruby可以方便地以#{variable_name}的方式向字符串中插入變量。

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/

動態修改物件、類別

Ruby是動態語言,你可以在程序中修改先前定義過的類別。 也可以在某個類別的實例中定義該實例特有的方法,這叫做原型方法(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

強大的反射機制與元編程

Ruby的反射功能相當驚人,甚至可以自行追蹤程式運作,或是取出private變數、攔截方法的呼叫。 常常與『可以動態的修改物件』這項特色結合,做為『元編程』的功能:程式在運行時, 可以由程式設計師提供的資訊,自行生成、修改類別或物件,這項功能大大的提高了撰寫程式碼的效率。 在Rails之中,就大量使用了這種特性。

以下為用Rails使用元編程的範例:

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

在這個例子中,Project類別繼承Base類別,Base類別內建的belongs_tohas_onehas_many方法,便會根據參數來修改Project類別的內容,並自行建立其他相關的方法。程式設計師可以更專心處理程式的運作,而不必為每個類別重複得撰寫程式碼。

豐富靈活的迴圈表示

# 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

  • 完全物件導向:任何東西都是物件,沒有基礎型別
  • 變數是動態類型
  • 任何東西都有值:不管是四則運算、邏輯表達式還是一個語句,都有回傳值。
  • 運算符重載
  • 垃圾回收
  • 強類型[16]
  • 不必事先宣告變數
  • Windows上,載入DLL

比較與批評

讓人意外之處

  • 在Ruby中,只有falsenil表示false,其它的所有值都表示true(包括00.0""[][17]。這點和C語言的『用0代表false』不同。
  • Ruby的字串是可改變的,這與Java固定不變的字串不同。在Ruby中,常用Symbol對象來表示不可變的字符串。Ruby 2.3提供了默認凍結字符串的選項,在源碼開頭添加魔術注釋# frozen_string_literal: true可以打開這個選項,當用戶試圖更改String對象時會拋出運行時異常。同時,松本行弘表示,在Ruby 3中,字符串將是默認不可變的。[18]
  • Ruby的繼承功能相當脆弱,儘管Ruby是一個物件導向語言,Ruby內的許多規則,卻使得子類別有可能不小心就覆寫了父類別的功能,在《The Ruby Programming Language》一書中,建議除非程式設計師對一個類別相當了解,否則盡可能不要使用繼承。

和Perl 6比較

  • CPAN上排名第一名,同時也是Perl 6的開發者的唐鳳(Autrijus / Audrey)說:「Ruby就是『沒有到處打廣告的Perl 6』」。[19][20]
  • 松本行弘在接受歐萊禮(O'Reilly)訪問時,提到「Ruby借用了很多Perl的東西……,Python遠比Perl要少……」、「我認為Ruby這個名字作為Perl之後的一門語言的名字真是再恰當不過了。」[21]
  • Perl之父拉里·沃爾(Larry Wall)說:「很多方面上我還是很喜歡Ruby的,這是因為那些部分是從Perl借過去的。:-)」、「我還喜歡Ruby的C<*>一元星號操作符,所以我把它加到Perl 6裡面。」[22]

程式範例

下面的代碼可以在Ruby shell中運行,比如irb互動式命令列,或者保存為文件並運行命令ruby <filename>

  • 一些基本的Ruby代碼:
# 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"
  • 一些轉換:
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]
  • 構造和使用關聯數組:
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'

區塊和迭代器

  • 有兩個語法用於創建區塊:
{ puts "Hello, World!" } # Note the { braces }
#or
do puts "Hello, World!" end
  • 傳參數的區塊使用閉包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!"
  • 從方法中返回閉包:
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
  • 迭代調用調用時提供的區塊:
def use_hello
  yield "hello"
end

# Invoke the above method, passing it a block.
use_hello {|string| puts string} # => 'hello'
  • 使用區塊迭代數組:
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()方法可以接收一個參數和一個區塊。迭代的注入列表的每一個成員,執行函數時保存總和。這同函數編程語言中的foldl函數相類似,比如:

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

首先區塊接收到了10(inject的參數)當作變量sum,並且1(數組的第一個元素)當作變量element;這會返回11。11又被當作下一步的sum變量,它加上3得到了14。14又被加上了5,最終返回結果19。

  • 區塊運行在內置的方法中:
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.
  • 使用枚舉器和塊求1到10的平方:
(1..10).collect {|x| x*x} # => [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

類別

下面的代碼定義一個命名為Person的類別。含有一個「initialize」方法,用於構選創建一個新對象,它還有兩個方法,一個重載了<=>比較運算符(這樣Array#sort可以使用age排序)另一個重載了to_s方法(這樣Kernel#puts可以格式化輸出),attr_reader是Ruby中元數據編程的例子:attr_accessor為實例變量定義了getter和setter方法,attr_reader只是一個getter方法。另外,方法中最後的聲明是它的返回值,也允許顯式的使用「return」語句。

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倒序輸出了三個名字:
Bob(33)
Ash(23)
Chris(16)

各種版本

Matz's Ruby interpreter,最初也是最常見的Ruby版本,簡稱MRI,用C語言撰寫。

JRuby,類似PythonJython,一個可於Java上執行Ruby的語言,支援Java的介面和類別。最新發布版爲9.1.6.0(2016-11-09),與Ruby 2.3兼容。它的官方網站為jruby.org

mruby是一個輕量級的Ruby解釋器,可以嵌入到其它應用程序中,或者作為庫鏈接到應用中。

參見

注釋

參考文獻

外部連結

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