Ruby on rails 实战圣经：Ruby程序语言入门

Actually, I’mtrying to make Ruby natural, not simple. Ruby is simple in appearance, but isvery complex inside, just like our human body. - Matz, Ruby 发明人

Ruby是个美丽、灵巧而且方便又实用的程序语言，而Ruby on Rails正是 Ruby 程序语言爆发成长的催化剂。在了解Ruby on Rails的程序之前，学习Ruby程序语言是最重要的基础功课之一，我们在这一章节将快速带过一些基本的语法，网络上也有Ruby Taiwan社群所翻译的文章可以一读：

·        Ruby中文官方网站：Ruby简介http://www.ruby-lang.org/zh_TW/about/

·        Ruby中文官方网站：二十分钟Ruby体验http://www.ruby-lang.org/zh_TW/documentation/quickstart/

·        Ruby中文官方网站：从其他程序语言到Rubyhttp://www.ruby-lang.org/zh_TW/documentation/ruby-from-other-languages/

·        Ruby使用手册http://guides.ruby.tw/ruby/

免费的英文资源就更多了，请参考附录生态圈。

各种Ruby实现

除了用C语言实现的官方版Ruby(又叫做CRuby或MRI, Matz’s Ruby Interpreter) http://ruby-lang.org/，也有其他不同实现的Ruby环境。这些实现都以RubySpec作为其语法的标准：

·        JRuby http://jruby.org/是由Java实现的Ruby，运行在高性能、支持系统线程及有非常多函数库的Java虚拟机(JVM)上。JRuby算是目前Ruby要开发跨平台(Windows、Mac和Linux)桌面软件最好的选择。

·        MacRuby http://www.macruby.org/是由Objective-C实现的Ruby，运作在Mac OS X操作系统上。强项在于开发Mac原生桌面软件，未来有机会可以运行在iOS上，甚至成为Apple官方程序语言之一。

·        Rubinuis http://rubini.us/是用C++、Ruby和LLVM编译程序技术实现的Ruby VM，可以在Mac OS X、Debian/Ubuntu、FreeBSD、Windows上执行。LLVM可以说是当代最重要的编译程序架构，拥有各种编译程序优化技术。能给Ruby带来多少性能改善幅度，值得关注。

·        Ruby Enterprise Edition(简称REE) http://www.rubyenterpriseedition.com/是个非常流行的CRuby 1.8分支版本，特别适合用来搭配Ruby on Rails和Phusion Passenger使用，相较于Ruby 1.8.7可以增加性能和节省内存使用量。

·        IronRuby http://ironruby.net/是由.NET实现的Ruby，使用了Dynamic Language Runtime技术。

IRB(Interactive Ruby)

IRB是一个互动的Ruby环境，可以让我们练习和语法，做些简单的实验。请输入irb就会进入互动模式：

$ irb

irb: Interactive Ruby

irb(main):001:0>

irb(main):001:0> 1 + 1

=> 2

在irb之中，每行执行完Ruby都会自动帮你puts输出结果。

不过，一旦程序稍微复杂一点，还是打开文本编辑器吧。让我们编辑一个文件hello.rb。Ruby脚本附档名的惯例是.rb，内容如下：

puts "Hello, World!!"

存盘后，输入：

$ ruby hello.rb

就会执行这个脚本了，它会在屏幕上输出Hello, World!!。

程序语言分类

根据需不需要事先宣告变量型别，我们可以分类出静态分型(Statictyping)与动态分型(Dynamic typing)程序语言，前者例如Java、C、C++，后者例如Ruby、Perl、Python和PHP。根据会不会隐性自动转换型别，又可以分类出强分型(Strong typing)与弱分型(Weak typing)，前者例如Ruby、Perl、Python、Java，后者例如PHP、C、C++是弱分型。让我们举个例吧：

/* PHP */

$i = 1;

echo "Value is " + $i

# 1

/* C */

int a = 5;

float b = a;

以上的PHP和C会隐性地自动转型，但是以下的Ruby程序会检查型别不相配而发生错误，这一点从PHP过来的朋友要特别注意。

# Ruby

i=1

puts "Value is " + i

#TypeError: can't convert Fixnum into String

#     from (irb):2:in `+'

#     from (irb):2

另外，通常动态分型的程序语言多半也是直译式(interpreted)程序语言，也就是不需要事先编译，透过直译器(interpreter)执行即可，当然Ruby也不例外。相对的，编译式(compiled)语言则是事先编译成执行档才行执行。总结以上，Ruby是个动态强分型的直译式程序语言。

整数Integer

任何整数都是Fixnum对象：

5

-205

9999999999

0

完整的Fixnum API请参考Rubydoc文件。

浮点数Float

中间带有点号的就是浮点数Float对象：

54.321

0.001

-12.312

0.0

浮点数四则运算范例如下：

puts 1.0 + 2.0

puts 2.0 * 3.0

puts 5.0 - 8.0

puts 9.0 / 2.0

# 3.0

# 6.0

# -3.0

# 4.5

要注意的是，整数四则运算结果，也会是整数：

puts 1 + 2

puts 2 * 3

puts 5 - 8

puts 9 / 2

# 3

# 6

# -3

# 4

以下是一个更复杂的四则运算例子：

puts 5 * (12-8) + -15

puts 98 + (59872 / (13*8)) * -52

完整的Float API请参考Rubydoc文件。

字符串String

使用单引号或双引号括起来的是字符串String对象：

puts 'Hello, world!'

puts ''

puts 'Good-bye.'

字符串相加可以使用加号，要注意的是字符串不能直接跟数字相加，会发生异常错误：

puts 'I like ' + 'apple pie.'

puts 'You\'re smart!'

puts '12' + 12 

#

更多字符串方法示范：

var1 = 'stop'

var2 = 'foobar'

var3 = "aAbBcC"

puts var1.reverse # 'pots'

puts var2.length # 6

puts var3.upcase

puts var3.downcase

完整的String API请参考Rubydoc文件。

Ruby完全地面向对象

你可能已经注意到，在Ruby里每样东西都是对象，包括字符串和数字。所有的方法都是对对象调用，你不会看到全局函式，例如PHP的strlen("test")用法，在Ruby中是"test".length。

# 輸出 "UPPER"

puts "upper".upcase

# 輸出 -5 的絕對值

puts -5.abs

# 輸出 Fixnum 類別

puts 99.class

# 輸出 "Ruby Rocks!" 五次

5.times do

  puts "Ruby Rocks!"

end

局部变量Local Variable

局部变量使用小写开头，偏好单字之间以底线_来分隔。范例如下：

composer = 'Mozart'

puts composer + ' was "da bomb", in his day.'

my_composer = 'Beethoven'

puts 'But I prefer ' + my_composer + ', personally.'

型别转换Conversions

刚刚提到数字和字符串对象不能直接相加，你必须使用to_s(转成字符串)、to_i(转成整数)或to_f(转成浮点数)来手动转型，范例如下：

var1 = 2

var2 = '5'

puts var1.to_s + var2 # 25

puts var1 + var2.to_i # 7

puts 9.to_f / 2 # 4.5

常数Constant

大写开头的是为常数，范例如下：

Foo = 1

Foo = 2 # (irb):3: warning: already initialized constant Foo

RUBY_PLATFORM # => "x86_64-darwin10.7.0"

ENV # => { "PATH" => "....", "LC_ALL" => "zh_TW.UTF-8" }

空值nil

表示未设定值、未定义的状态：

nil # nil

nil.class # NilClass

nil.nil? # true

42.nil? # false

nil == nil # true

false == nil # false

注释

Ruby偏好一律使用单行注释：

# this is a comment line

# this is a comment line

多行注释比较少见：

=begin

    This is a comment line

    This is a comment line

=end

数组Array

使用中括号，索引从0开始。注意到数组中的元素是不限同一类别，想放什么都可以：

a = [ 1, "cat", 3.14 ]

puts a[0] # 輸出 1

puts a.size # 輸出 3

a[2] = nil

puts a.inspect # 輸出 [1, "cat", nil]

a[99] # nil

inspect方法会将对象转成适合给人看的字符串

如果读取一个没有设定的数组元素，默认值是nil。更多数组方法范例：

colors = ["red", "blue"]

colors.push("black")

colors << "white"

puts colors.join(", ") # red, blue, black, white

colors.pop

puts colors.last #black

完整的Array API请参考Rubydoc文件。

哈希Hash

Hash是一种键值对(Key-Value)的数据结构，使用大括号：

config = { "foo" => 123, "bar" => 456 }

puts config["foo"] # 輸出 123

config["nothing"] # 是 nil

在Ruby 1.9支持新的语法，比较简约：

config = { foo: 123, bar: 456 } # 等同於 { :foo => 123, :bar => 456 }

如果读取一个不存在的值，例如上述范例的nothing，默认值是nil。

完整的Hash API请参考Ruby doc文件。

注意到Ruby 1.8的Hash不像Array，你无法预测里面的键值顺序。例如输入{ :a => 1, :b=> 2, :c => 3 }.merge( :d => 4 )会输出成{:a=>1, :d=>4, :b=>2, :c=>3}。这个问题在Ruby 1.9获得修正，会依照你给的顺序输出成{:a=>1, :b=>2, :c=>3,:d=>4}。

如果你想确保无论Ruby 1.8或1.9都要用有顺序的Hash，在Rails环境中可以用ActiveSupport::OrderedHash。

字符串符号Symbols

Symbol一种唯一且不会变动的识别名称：

config = { :foo => 123, :bar => 456 }

輸出 123

使用Symbol的理由是可以获得执行上的效率，相同名称的Symbol不会再重复建构对象，范例如下：

輸出 2151854740

輸出 2151830100

輸出 577768

輸出 577768

object_id方法会回传Ruby内部的内存配置编号，你会发现相同内容的字符串，也会是不同的新对象，但是Symbol不会。这种特性让Symbol的主要用途是当做Hash的键。

流程控制Flow Control

让我们来看看一些流程控制：

比较方法

puts 1 > 2 # 大於

puts 1 < 2 # 小於

puts 5 >= 5 # 大於等於

puts 5 <= 4 # 小於等於

puts 1 == 1 # 等於

puts 2 != 1 # 不等於

puts ( 2 > 1 ) && ( 2 > 3 ) # 和

puts ( 2 > 1 ) || ( 2 > 3 ) # 或

控制结构If

else if写成elsif：

total = 26000

if total > 100000

  puts "large account"

elsif total > 25000

  puts "medium account"

else

  puts "small account"

end

另外如果要执行的if程序只有一行，可以将if放到行末即可：

puts "greater than ten" if total > 10

三元运算符

三元运算符expression ?true_expresion : false_expression可以让我们处理简易的ifelse条件，例如以下的程序：

x = 3

if x > 3

  y = "foo"

else

  y = "bar"

end

改用三元运算符之后，可以缩减程序行数：

x = 3

y = ( x > 3 )? "foo" : "bar"

控制结构Case

case name

    when "John"

      puts "Howdy John!"

    when "Ryan"

      puts "Whatz up Ryan!"

    else

      puts "Hi #{name}!"

end

循环 while, loop, until, next and break

while用法范例：

i=0

while ( i < 10 )

  i += 1

  next if i % 2 == 0 #跳過雙數

end

until用法范例：

i = 0

i += 1 until i > 10

puts i

# 輸出 11

loop用法范例：

i = 0

loop do 

  i += 1

  break if i > 10 # 中斷迴圈

end

不过你很快就会发现写Ruby很少用到while、until、loop，我们会使用迭代器。

真或假

记住，只有false和nil是假，其他都为真。

puts "not execute" if nil

puts "not execute" if false

puts "execute" if true # 輸出 execute

puts "execute" if 1 # 輸出 execute

puts "execute" if "foo" # 輸出 execute

puts "execute" if Array.new # 輸出 execute

正规表示法Regular Expressions

与Perl类似的语法，使用=~：

# 抓出手機號碼 

phone = "123-456-7890"

if phone =~ /(\d{3})-(\d{3})-(\d{4})/

  ext  = $1

  city = $2

  num  = $3

end

方法定义Methods

使用def开头end结尾来定义一个方法：

def say_hello(name)

  result = "Hi, " + name

  return result

end

puts say_hello('ihower')

# 輸出 Hi, ihower

方法中的return是可以省略的，Ruby就会回传最后一行运算的值。上述方法可以改写成：

def say_hello(name)

  "Hi, " + name

end

调用方法时，括号也是可以省略的，例如：

say_hello 'ihower'

不过，除了一些方法惯例不加之外(例如puts和Rails中的redirect_to、render方法)，绝大部分的情况加上括号比较无疑义。

?与!的惯例

方法名称可以用?或!结尾，前者表示会回传Boolean值，后者暗示会有某种副作用(side-effect)。范例如下：

array=[2,1,3]

array.empty? # false

array.sort # [1,2,3]

array.inspect # [2,1,3]

array.sort! # [1,2,3]

array.inspect # [1,2,3]

类别Classes

Ruby的类别其实也是一种常数，所以也是大写开头，使用new方法可以建立出对象，例如之前所学的字符串、数组和哈希，也可以用以下方式建立：

color_string = String.new 

color_string = "" # 等同

color_array = Array.new

color_array = [] # 等同

color_hash = Hash.new

color_hash = {} # 等同

= Time.new # 內建的時間類別

puts time

来看看如何自定类别：

class Person # 大寫開頭的常數

    def initialize(name) # 建構式

        @name = name # 对象变量

    end

    def say(word)

        puts "#{word}, #{@name}" # 字串相加

    end

end

p1 = Person.new("ihower")

p2 = Person.new("ihover")

p1.say("Hello") # 輸出 Hello, ihower

p2.say("Hello") # 輸出 Hello, ihover

注意到双引号里的字符串可以使用#{var}来做字符串嵌入，相较起用加号+相加字符串可以更有效率。

除了对象方法与对象变量，Ruby也有属于类别的方法和变量：

class Person

    @@name = “ihower” # 類別变量

    def self.say # 類別方法

        puts @@name

    end

end

Person.say # 輸出 ihower

数据封装

所有的对象变量(@开头)、类别变量(@@开头)，都是封装在类别内部的，类别外无法存取：

class Person

    def initialize(name)

        @name = name

    end

end

p = Person.new('ihower')

出現 NoMethodError 錯誤

出現 NoMethodError 錯誤

为了可以存取到@name，我们必须定义方法：

class Person

   def initialize(name)

    @name = name

   end

   def name

     @name

   end

   def name=(name)

     @name = name

   end

end

p = Person.new('ihower')

p.name 

=> "ihower"

p.name="peny"

=> "peny"

类别Class定义范围内也可以执行程序

跟其他程序语言不太一样，Ruby的类别层级内也可以执行程序，例如以下：

class Demo

    puts "foobar"

end

当你加载这个类别的时候，就会执行puts "foobar"输出foobar。会放在这里的程序，主要的用途是来做Meta-programming。例如，上述定义对象变量的访问方法实在太常见了，因此Ruby提供了attr_accessor、attr_writer、attr_reader类别方法可以直接定义这些方法。上述的程序可以改写成：

class Person

  attr_accessor :name

end

p = Person.new('ihower')

p.name 

=> "ihower"

p.name="peny"

=> "peny"    

这里的attr_accessor其实就是一个类别方法。

方法封装

类别中的方法默认是public的，宣告private或protected的话，该行以下的方法就会套用：

class MyClass

    def public_method

    end

    private

    def private_method_1

    end

    def private_method_2

    end

    protected

    def protected_method

    end

end

Ruby的private和protected定义和其他程序语言不同，都是可以在整个继承体系内调用。两着差别在于private只有不指定接受者(receiver)时才可以调用，你甚至不能打self.private_method_1，默认一定就是self当成private方法的接受者。而protected方法除了可以被一个类别或子类别的对象调用，也可以让另一个相同类别的对象来当做接受者。

在面向对象的术语中，object.call_method的意思是object收到执行call_method的指令，也就是object是call_method方法的接受者(receiver)。因此，你甚至可以改写成object.__send__(:call_method)

Class 继承

Ruby使用小于<符号代表类别继承：

class Pet

    attr_accessor :name, :age

    def say(word)

        puts "Say: #{word}"

    end

end

class Cat < Pet

    def say(word)

        puts "Meow~"

        super

    end

end

class Dog < Pet

    def say(word, person)

        puts "Bark at #{person}!"

        super(word)

    end

end

Cat.new.say("Hi")

Dog.new.say("Hi", "ihower")

输出

Meow~

Say: Hi

Bark at ihower!

Say: Hi

这个范例中，Cat和Dog子类别覆写了Pet say方法，其中的super是用来调用被覆写掉的Pet say方法。另外，没有括号的super和有括号的super()是有差异的，前者Ruby会自动将所有参数都代进去来调用父类别的方法，后者则是自己指定参数。此例中如果Dog say里只写super，则会发生wrong number of arguments的错误，这是因为Ruby会传say("Hi", "ihower")给Pet say而发生错误。

循环走访与迭代器Iterator

不同于while循环用法，Ruby习惯使用迭代器(Iterator)来走访循环，例如each是一个数组的方法，它会走访其中的元素，其中的do .... end是each方法的参数，称作匿名方法(code block)。范例程序如下：

languages = ['Ruby', 'Javascript', 'Perl']

languages.each do |lang|

    puts "I love #{lang}!"

end

# I Love Ruby!

# I Love Javascript!

# I Love Perl!

其中两个直线|中间的lang被称作Block variable区块变量，每次迭代都会被设定成不同元素。其他迭代器范例如：

# 反覆三次

3.times do

    puts 'Good Job!'

end

# Good Job!

# Good Job!

# Good Job!

# 從一數到九

1.upto(9) { |x| puts x }

# 多一個索引區塊变量

languages = ['Ruby', 'Javascript', 'Perl']

languages.each_with_index do |lang, i|

    puts "#{i}, I love #{lang}!"

end

# 0, I Love Ruby!

# 1, I Love Javascript!

# 2, I Love Perl!

(Code block)的形式除了do ... end，也可以改用大括号。通常单行会会用大括号，多行会用do ... end的形式。

3.times { puts "Hello" }

透过迭代器，我们就比较少用到while、until、for等循环语法了。

其他迭代方式范例

# 迭代並造出另一個陣列

a = [ "a", "b", "c", "d" ]

b = a.map {|x| x + "!" }

puts b.inspect

# 結果是 ["a!", "b!", "c!", "d!"]

# 找出符合條件的值

b = [1,2,3].find_all{ |x| x % 2 == 0 }

b.inspect

# 結果是 [2]

# 迭代並根據條件刪除

a = [51, 101, 256]

a.delete_if {|x| x >= 100 }

# 結果是 [51]

# 客製化排序

[2,1,3].sort! { |a, b| b <=> a }

# 結果是 [3, 2, 1]

# 計算總和

(5..10).inject {|sum, n| sum + n }

# 找出最長字串find the longest word

longest = ["cat", "sheep", "bear"].inject do |memo,word|

    ( memo.length > word.length )? memo : word

end

<=>是比较运算符，当两个数字相等于回传0，第一个数字较大时回传1，反之回传-1

仅执行一次调用

除了迭代，也有Code block只会执行一次，例如用来开档。往常我们在文件处理完毕之后，会使用close方法：

file = File.new("testfile", "r")

# ...處理檔案

file.close

改用Code block语法之后，Ruby可以在Code block结束后自动关档：

File.open("testfile", "r") do |file|

    # ...處理檔案

end

# 檔案自動關閉

Code block的这个特性不只让你少打close方法，更可以避免你忘记(不然就语法错误了)，也有视觉上缩排的好处。

Yield

在方法中使用yield可以执行Code block参数：

# 定義方法

def call_block

    puts "Start"

    yield

    yield

    puts "End"

end

call_block { puts "Blocks are cool!" }

# 輸出

# "Start"

# "Blocks are cool!"

# "Blocks are cool!"

# "End"

带有参数的Code block

def call_block

    yield(1)

    yield(2)

    yield(3)

end

call_block { |i|

    puts "#{i}: Blocks are cool!"

}

# 輸出

# "1: Blocks are cool!"

# "2: Blocks are cool!"

# "3: Blocks are cool!"

Proc object

可以将Code block明确转成一个变量：

def call_block(&block)

    block.call(1)

    block.call(2)

    block.call(3)

end

call_block { |i| puts "#{i}: Blocks are cool!" }

# 或是先宣告出 proc object

proc_1 = Proc.new { |i| puts "#{i}: Blocks are cool!" }

proc_2 = lambda { |i| puts "#{i}: Blocks are cool!" }

call_block(&proc_1)

call_block(&proc_2)

# 輸出

# "1: Blocks are cool!"

# "2: Blocks are cool!"

# "3: Blocks are cool!"

传递不定参数

def my_sum(*val)

    val.inject(0) { |sum, v| sum + v }

end

puts my_sum(1,2,3,4) # val 变量就是 [1,2,3,4]

# 輸出 10

其中my_sum方法中的val是一个包含所有参数的数组。

参数尾巴的Hash可以省略{ }

def my_print(a, b, options)

    puts a

    puts b

    puts options[:x]

    puts options[:y]

    puts options[:z]

end

my_print("A", "B", { :x => 123, :z => 456 } )

my_print("A", "B", :x => 123, :z => 456) # 結果相同    

# 輸出 A

# 輸出 B

# 輸出 123

# 輸出 nil

# 輸出 456

异常处理

使用rescue可以将异常救回来：

begin

    puts 10 / 0

rescue => e

    puts e.class

ensure

    # ...

end

# 輸出 ZeroDivisionError

使用raise会丢出异常：

raise "Not works!!"

# 丟出一個 RuntimeError

# 自行自定异常对象

class MyException < RuntimeError

end

raise MyException

Module

Module是Ruby一个非常好用的功能，它跟Class类别非常相似，你会在里面定义方法。只是你不能用new来建立它。它的第一个用途是可以当做Namespace来放一些工具方法：

module MyUtil

    def self.foobar

        puts "foobar"

    end

end

MyUtil.foobar

# 輸出 foobar

另一个更重要的功能是Mixins，可以将一个Module混入类别之中，这样这个类别就会拥有此Module的方法。这回让我们拆成两个文件，debug.rb和foobar.rb，然后在foobar.rb中用require来引用debug.rb：

首先是debug.rb

module Debug

    def who_am_i?

        puts "#{self.class.name}: #{self.inspect}"

    end

end

然后是foobar.rb

require "./debug"

class Foo

這個動作叫做 Mixin

end

class Bar

    include Debug

end

f = Foo.new

b = Bar.new

f.who_am_i? # 輸出 Foo: #

b.who_am_i? # 輸出 Bar: #

Ruby使用Module来解决多重继承的问题，不同类别之间但是拥有相同的方法，就可以改放在Module里面，然后include它即可。

Metaprogramming用程序写程序

Metaprogramming是很进阶的技巧，这里示范define_method方法可以动态定义方法：

class Dragon

    define_method(:foo) { puts "bar" }

    ['a','b','c','d','e','f'].each do |x|

        define_method(x) { puts x }

    end

end

dragon = Dragon.new

dragon.foo # 輸出 "bar"

dragon.a # 輸出 "a"

dragon.f # 輸出 "f"

Introspection反射机制

Ruby拥有许多反射方法，可以动态知道对象的信息：

# 這個对象有什麼方法

Object.methods

=> ["send", "name", "class_eval", "object_id", "new", "singleton_methods", ...]

# 這個对象有這個方法嗎？

Object.respond_to? :name

=> true

其他常见惯例

result ||= a

如果result是nil或false的话，将a指派给result。以上这段程序等同于

result || ( result = a )

参考投影片

·        Ruby 程序语言入门导览http://ihower.tw/rails3/files/ruby-intro.pdf

·        Ruby 1.9 投影片http://www.slideshare.net/ihower/ruby-19-1311075