1.3.3. Модули и классы-примеси

Многие встроенные методы наследуются от классов-предков. Особо стоит отметить методы модуля Kernel, подмешиваемые к суперклассу Object. Поскольку класс Object повсеместно доступен, то и добавленные в него из Kernel методы также доступны в любой точке программы. Эти методы играют важную роль в Ruby.

Термины «модуль» и «примесь» — почти синонимы. Модуль представляет собой набор методов и констант, внешних по отношению к программе на Ruby. Его можно использовать просто для управления пространством имен, но основное применение модулей связано с «подмешиванием» его возможностей в класс (с помощью директивы include). В таком случае он используется как класс-примесь.

Этот термин очевидно заимствован из языка Python. Стоит отметить, что в некоторых вариантах LISP такой механизм существует уже больше двадцати лет.

Не путайте описанное выше употребление термина «модуль» с другим значением, которое часто придается ему в информатике. Модуль в Ruby — это не внешний исходный текст и не двоичный файл (хотя может храниться и в том, и в другом виде). Это объектно-ориентированная абстракция, в чем-то похожая на класс.

Примером использования модуля для управления пространством имен служит модуль Math. Так, чтобы получить определение числа π, необязательно включать модуль Math с помощью предложения include; достаточно просто написать Math::PI.

Примесь дает способ получить преимущества множественного наследования, не отягощенные характерными для него проблемами. Можно считать, что это ограниченная форма множественного наследования, но создатель языка Мац называет его одиночным наследованием с разделением реализации.

Отметим, что предложение include включает имена из указанного пространства имен (модуля) в текущее. Метод extend добавляет объекту функции из модуля. В случае применения includeметоды модуля становятся доступны как методы экземпляра, а в случае extend — как методы класса.

Необходимо оговориться, что операции load и require не имеют ничего общего с модулями: они относятся к исходным и двоичным файлам (загружаемым динамически или статически). Операция load читает файл и вставляет его в текущую точку исходного текста, так что начиная с этой точки становятся видимы все определения, находящиеся во внешнем файле. Операцияrequire аналогична load, но не загружает файл, если он уже был загружен ранее.

Программисты, только начинающие осваивать Ruby, особенно имеющие опыт работы с языком С, могут поначалу путать операции require и include, которые никак не связаны между собой. Вы еще поймаете себя на том, что сначала вызываете require, а потом include для того, чтобы воспользоваться каким-то внешним модулем.

1.3.4. Создание классов

В Ruby есть множество встроенных классов, и вы сами можете определять новые. Для определения нового класса применяется такая конструкция:

class ClassName

# ...

end

Само имя класса - это глобальная константа, поэтому оно должно начинаться с прописной буквы. Определение класса может содержать константы, переменные класса, методы класса, переменные экземпляра и методы экземпляра. Данные уровня класса доступны всем объектам этого класса, тогда как данные уровня экземпляра доступны только одному объекту

Попутное замечание: строго говоря, классы в Ruby не имеют имен. «Имя» класса — это всего лишь константа, ссылающаяся на объект типа Class (поскольку в Ruby Class — это класс). Ясно, что на один и тот же класс могут ссылаться несколько констант, и их можно присваивать переменным точно так же, как мы поступаем с любыми другими объектами (поскольку в Ruby Class — это объект). Если вы немного запутались, не расстраивайтесь. Удобства ради новичок может считать, что в Ruby имя класса — то же самое, что в C++.

Вот как определяется простой класс:

class Friend

 @@myname = "Эндрю"           # переменная класса

 def initialize(name, sex, phone)

  @name, @sex, @phone = name, sex, phone

  # Это переменные экземпляра

 end

 def hello # метод экземпляра

  puts "Привет, я #{@name}."

 end

 def Friend.our_common_friend # метод класса

  puts "Все мы друзья #{@@myname}."

 end

end

f1 = Friend.new("Сюзанна","F","555-0123")

f2 = Friend.new("Том","M","555-4567")

f1.hello                      # Привет, я Сюзанна.

f2.hello                      # Привет, я Том.

Friend.our_common_friend      # Все мы друзья Эндрю.

Поскольку данные уровня класса доступны во всем классе, их можно инициализировать в момент определения класса. Если определен метод с именем initialize, то гарантируется, что он будет вызван сразу после выделения памяти для объекта. Этот метод похож на традиционный конструктор, но не выполняет выделения памяти. Память выделяется методом new, а освобождается неявно сборщиком мусора.

Теперь взгляните на следующий фрагмент, обращая особое внимание на методы getmyvar, setmyvar и myvar=:

class MyClass

 NAME = "Class Name"  # константа класса

 @@count = 0          # инициализировать переменную класса

 def initialize       # вызывается после выделения памяти для объекта

  @@count += 1

  @myvar = 10

 end

 def MyClass.getcount # метод класса

  @@count             # переменная класса

 end

 def getcount         # экземпляр возвращает переменную класса!

  @@count             # переменная класса

 end

 def getmyvar         # метод экземпляра

  @myvar              # переменная экземпляра

 end

 def setmyvar(val)    # метод экземпляра устанавливает @myvar

  @myvar = val

 end

 def myvar=(val)      # другой способ установить @myvar

  @myvar = val

 end

end

foo = MyClass.new # @myvar равно 10

foo.setmyvar 20 # @myvar равно 20

foo.myvar =30 # @myvar равно 30

Здесь мы видим, что getmyvar возвращает значение переменной @myvar, а setmyvar устанавливает его. (Многие программисты говорят о методах чтения и установки). Все это работает, но не является характерным способом действий в Ruby. Метод myvar= похож на перегруженный оператор присваивания (хотя, строго говоря, таковым не является); это более удачная альтернативаsetmyvar, но есть способ еще лучше.

Класс Module содержит методы attr, attr_accessor, attr_reader и attr_writer. Ими можно пользоваться (передавая символы в качестве параметров) для автоматизации управления доступом к данным экземпляра. Например, все три метода getmyvar, setmyvar и myvar= можно заменить одной строкой в определении класса:

attr_accessor :myvar

При этом создается метод myvar, который возвращает значение @myvar, и метод myvar=, который позволяет изменить значение той же переменной. Методы attr_reader и attr_writer создают соответственно версии методов доступа к атрибуту для чтения и для изменения.

Внутри методов экземпляра, определенных в классе, можно при необходимости пользоваться переменной self. Это просто ссылка на объект, от имени которого вызван метод экземпляра.

Для управления видимостью методов класса можно пользоваться модификаторами private, protected и public. (Переменные экземпляра всегда закрыты, обращаться к ним извне класса можно только с помощью методов доступа.) Каждый модификатор принимает в качестве параметра символ, например :foo, а если он опущен, то действие модификатора распространяется на все последующие определения в классе. Пример:

class MyClass

 def method1

  # ...

 end

 def method2

  # ...

 end

 def method3

  # ...

 end

 private :method1

 public

 :method2

 protected :method3

 private

 def my_method

  # ...

 end

 def another_method

  # ...

 end

end

В этом классе метод method1 закрытый, method2 открытый, a method3 защищенный. Поскольку далее вызывается метод private без параметров, то методы my_method и another_method будут закрытыми.

Уровень доступа public не нуждается в объяснениях, он не налагает никаких ограничений ни на доступ к методу, ни на его видимость. Уровень private означает, что метод доступен исключительно внутри класса или его подклассов и может вызываться только в «функциональной форме» от имени self, причем вызывающий объект может указываться явно или подразумеваться неявно. Уровень protected означает, что метод вызывается только внутри класса, но, в отличие от закрытого метода, не обязательно от имени self.

По умолчанию все определенные в классе методы открыты. Исключение составляет лишь initialize. Методы, определенные на верхнем уровне программы, тоже по умолчанию открыты. Если они объявлены закрытыми, то могут вызываться только в функциональной форме (как, например, методы, определенные в классе Object).

Классы в Ruby сами являются объектами — экземплярами метакласса Class. Классы в этом языке всегда конкретны, абстрактных классов не существует. Однако теоретически можно реализовать и абстрактные классы, если вам это для чего-то понадобится.

Класс Object является корнем иерархии. Он предоставляет все методы, определенные во встроенном модуле Kernel.

Чтобы создать класс, наследующий другому классу, нужно поступить следующим образом:

class MyClass < OtherClass

 # ...

end

Помимо использования встроенных методов, вполне естественно определить и собственные либо переопределить унаследованные. Если определяемый метод имеет то же имя, что и существующий, то старый метод замещается. Если новый метод должен обратиться к замещенному им «родительскому» методу (так бывает часто), можно воспользоваться ключевым словом super.

Перегрузка операторов, строго говоря, не является неотъемлемой особенностью ООП, но этот механизм знаком программистам на C++ и некоторых других языках. Поскольку большинство операторов в Ruby так или иначе являются методами, то не должен вызывать удивления тот факт, что их можно переопределять или определять в пользовательских классах. Переопределять семантику оператора в существующем классе редко имеет смысл, зато в новых классах определение операторов — обычное дело.

Можно создавать синонимы методов. Для этого внутри определения класса предоставляется такой синтаксис:

alias newname oldname

Число параметров будет таким же, как для старого имени, и вызываться метод-синоним будет точно так же. Обратите внимание на отсутствие запятой; alias — это не имя метода, а ключевое слово. Существует метод с именем alias_method, который ведет себя аналогично, но в случае его применения параметры должны разделяться запятыми, как и для любого другого метода.