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Ruby

編程語言
此條目介紹的是程式語言Ruby。關於寶石類的Ruby，請見「紅寶石」。關於印刷用語Ruby字元，請見「旁註標記」。

Ruby 是一種物件導向、指令式、函數式、動態的通用程式語言。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。

Ruby
編程範型物件導向、指令式、函數式
設計者松本行弘
實作者松本行弘等人
釋出時間1995年
目前版本
  • 3.3.6（2024年11月5日；穩定版本）[1]
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型態系統動態型別
作業系統跨平台
特許條款Ruby特許條款[2] / BSD特許條款[3] / GNU通用公眾特許條款第二版[4]
網站www.ruby-lang.org 編輯維基數據連結
主要實作產品
Ruby MRI（英語：Ruby MRI）、YARV、Rubinius（英語：Rubinius）、MagLev（英語：MagLev (software)）、JRuby、
MacRuby（英語：MacRuby）、RubyMotion（英語：RubyMotion）、HotRuby（英語：HotRuby）、IronRuby、
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
Clojure、D[7]、Elixir、Falcon、Fancy（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)）

遵守BSD特許條款和Ruby License[11][註 1]。它的靈感與特性來自於Perl、Smalltalk、Eiffel、Ada以及Lisp語言。由Ruby語言本身還發展出了JRuby（Java平台）、IronRuby（.NET平台）等其他平台的Ruby語言替代品。

歷史

 
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Perl或Python）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，Javascript 和 Python 這兩個和 Ruby 定位類似的語言在 Google 等公司與一些社群的支援下越來越受到歡迎。 其中，V8引擎使得 Javascript 在同類型語言中有着突出的效能； NumPy 讓 Python 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」計劃[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，令編寫程式的人高興，是設計Ruby語言的Matz的一個首要的考慮；其次是良好的介面設計。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執行。

Ruby的作者認為Ruby > (Smalltalk + Perl) / 2[來源請求]，表示Ruby是一個語法像Smalltalk一樣完全物件導向、指令碼執行、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程式

下面是一個在標準輸出裝置上輸出Hello World的簡單程式： 

#!/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、陣列與對映；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）類別變數被共用在整個繼承鏈中
  • 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}的方式向字串中插入變數。 

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，你可以在程式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程式設計

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『元程式設計』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使用元程式設計的範例： 

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_to、has_one、has_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陳述式，都有回傳值。
  • 運算子多載
  • 垃圾回收
  • 強型別[16]
  • 不必事先宣告變數
  • 在Windows上，載入DLL

比較與批評

讓人意外之處

  • 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]。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串。Ruby 2.3提供了預設凍結字串的選項，在原始碼開頭添加魔術註釋# frozen_string_literal: true可以打開這個選項，當用戶試圖更改String對象時會投擲執行時異常。同時，松本行弘表示，在Ruby 3中，字串將是預設不可變的。[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<*>一元星號運算子，所以我把它加到Perl 6裏面。」[22]

程式範例

下面的代碼可以在Ruby shell中執行，比如irb互動式命令列，或者儲存為檔案並執行命令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]
  • 構造和使用關聯陣列：
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

  • 有兩個語法用於建立區塊：
{ 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
  • 迭代呼叫呼叫時提供的區塊：
def use_hello
  yield "hello"
end

# Invoke the above method, passing it a block.
use_hello {|string| puts string} # => 'hello'
  • 使用區塊迭代陣列：
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，執行函數時儲存總和。這同函數式程式語言中的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）當作變數sum，並且1（陣列的第一個元素）當作變數element；這會返回11。11又被當作下一步的sum變數，它加上3得到了14。14又被加上了5，最終返回結果19。

  • 區塊執行在內建的方法中：
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.
  • 使用列舉元和塊求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，用於構選建立一個新對象，它還有兩個方法，一個多載了<=>比較運算子（這樣Array#sort可以使用age排序）另一個多載了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為實例變數定義了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」陳述式。 

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Python的Jython，一個可於Java上執行Ruby的語言，支援Java的介面和類別。最新發佈版爲9.1.6.0（2016-11-09），與Ruby 2.3相容。它的官方網站為jruby.org。

mruby是一個輕量級的Ruby直譯器，可以嵌入到其它應用程式中，或者作為庫連結到應用中。

參見

註釋

  1. ^ Ruby早期遵守GPL協定。

參考文獻

  1. ^ Ruby 3.3.6 Released. 2024年11月5日. 
  2. ^ COPYING in Ruby official source repository. [2013-10-30]. （原始內容存檔於2017-03-20）. 
  3. ^ BSDL in Ruby official source repository. [2013-10-30]. （原始內容存檔於2022-03-21）. 
  4. ^ Contents of /trunk/GPL. [2 May 2015]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2018-12-25）. 
  8. ^ Bertels, Christopher. Introduction to Fancy. Rubinius blog. Engine Yard. 23 February 2011 [2011-07-21]. （原始內容存檔於2018-12-25）. 
  9. ^ Bini, Ola. Ioke. Ioke.org. [2011-07-21]. （原始內容存檔於2011-07-21）. inspired by Io, Smalltalk, Lisp and Ruby 
  10. ^ Burks, Tim. About Nu™. Programming Nu™. Neon Design Technology, Inc. [2011-07-21]. （原始內容存檔於2011-07-24）. 
  11. ^ Ruby License. [2004-09-25]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2022-05-21） （中文（繁體））. 
  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]. （原始內容存檔於2023-01-22） （中文（繁體））. 
  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]. （原始內容存檔於2019-07-05）. 
  15. ^ [Ruby語言入門東南大學出版社2010年4月第一版P19]
  16. ^ To Ruby From Python. [2010-10-26]. （原始內容存檔於2022-02-22）. 
  17. ^ To Ruby From Python （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館），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]. （原始內容存檔於2022-04-15）. 
  19. ^ Perl 6於2019年10月更名為Raku。
  20. ^ 存档副本. [2013-10-22]. （原始內容存檔於2015-09-24）. 
  21. ^ O'Reilly訪問Matz。. [2007-07-20]. （原始內容存檔於2009-07-28）. 
  22. ^ Larry Wall On Perl, Religion, and……. [2007-07-20]. （原始內容存檔於2007-07-29）. 
  23. ^ Guido談Python 3000及與Ruby的競爭。. [2007-07-23]. （原始內容存檔於2012-11-20）. 

外部連結

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