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DAY 12
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30天修煉Ruby面試精選30題系列 第 12

Day12 - 千變萬化的變數: class variable, class instance variable 與 instance variable

前情提要:

第12天,往細節探索去!昨天我們講到broc是有名字的區塊物件,可儲存變數;lambda是一種method方法,嚴格檢查參數數目。今天想要更深地討論變數:)


Ruby經典面試題目 #12

Ruby 的 類別變數與類別實體變數,與實體變數有何不同? What is difference between class variable, class instance variable and instance variable?

我們曾在第四天時討論過類別方法實體方法

還記得我下的這個結論:

  • 如果要將實體方法,運用在某個客製化的實體,就使用instance method
  • 如果某個方法並不會和某個特定的實體變數綁在一起,就使用class method

實體變數 instance variable

實體變數是一個比較好理解的概念,來舉個例子吧:
我想把每天跑步的習慣RunDaily寫成class,為了持續維持好習慣,方法有兩個:早上跑morning_run或者晚上跑evening_run,如果想早上跑(morning run),實體變數@mr會帶入參數5km,晚上(evening)跑的話,@er帶入10km。

今天是第12天了~

我們創造出day12的如下:

class RunDaily
  def morning_run(km)
    @mr = km
  end
  def evening_run(km)
    @er = km
  end  
end

day12 = RunDaily.new
p day12.morning_run(5)
p day12
p day12.evening_run(10)
p day12

我們可以看到實體變數(instance variable)以@開頭,不需要先在class開頭宣告,原因是:

Ruby的實體變數不是public,僅作用於於self指示的物件。除非明確提供其他方法,
否則無法從物件以外變更或查看。原文

5
#<RunDaily:0x000055e64755a770 @mr=5>
10
#<RunDaily:0x000055e64755a770 @mr=5, @er=10>

從輸出結果看到day12這個物件的方法是Rundaily,動態地加入了兩個實體變數mrer

實體變數的屬性(attribute)

物件的實體變數,就是物件的屬性(attribute),就算是同一個class的不同物件,其屬性也不同。

(還記得我們在Ruby鐵人賽第一天提到,Ruby世界觀裡,萬物皆物件嗎?)

我很喜歡一種說法:每一天都是全新的一天昨天今天明天都是不同的物件,獨立的個體:)

讓我們來創造新物件,解釋不同物件的屬性。

假設我創造了明天這個新物件(第13天)Day13遇到休假日,所以早上一口氣跑了21km:

day13 = RunDaily.new
p day13.morning_run(21)
p day13

結果顯示此物件存在於不同的記憶體位置,而且變數也不同:

21
#<RunDaily:0x0000561a9376e1d0 @mr=21>

屬性存取器 (attribute accessors)

就像我們有時候會想知道每個特定的日子分別跑了幾公里,或者是重新提取每天鐵人賽的文章內容到底是什麼。

這時候能夠讀取實體變數的屬性是非常重要的,讓我們可以更方便的讀取這些不同的物件(因為,凡走過必留下痕跡!就像翻開自己寫過的日記或鐵人賽一樣。)

案例一: Yesterday

現在來IronmanDairy類別裡寫一個屬性存取器 (attribute accessors) 的公開方法,讓我們可以設定(set_dairy)、取得(get_dairy)昨天Day12的鐵人賽文章標題:

class IronmanDairy
  def set_dairy(title) #write dairy
    @title = title
  end

  def get_dairy #read dairy
    @title
  end
end

day11 = IronmanDairy.new
p day11

day11.set_dairy("Explain the difference between block, proc, lamdba.")
day11.get_dairy #取出昨天文章的標題

p day11

日記day11物件被我們讀取出來了:顯示出記憶體位置,及@title實體變數:

#<IronmanDairy:0x000055d4f44e2748>
#<IronmanDairy:0x000055d4f44e2748 @title="Explain the difference between block, proc, lamdba.">

案例二: Today

set_dairyget_dairy方法雖然讓我們易於了解屬性的寫入與讀取方式,但把細節拆解開來的程式碼卻顯得過於冗長。

為了產生同時具有讀Read+寫Write功能的實體變數(在這裡是@title),每次都要寫出這一對set_dairyget_dairy方法,不是很累嗎?

(就像寫日記一樣,你不會把寫日記解釋為:這是一組打開日記本,寫日記,然後再闔上日記本的動作。)

你就只是想。要。寫。日。記而已!

有沒有精簡的方法呢?

(你猜對了!只要仔細找一找手冊,Ruby裡通常都有方法!)

為了秉持著每一個今天都比昨天更好的精神,我們提出改良版本:

假設我們要寫第12天新文章day12,可以利用寫入title=method,及取得titlemethod,查看文章標題,取代原本的set_dairyget_dairy

class IronmanDairy
  def title=(title) #write dairy
    @title = title
  end

  def title #read dairy
    @title
  end
end


day12 = IronmanDairy.new
day12.title = "class variable, class instance variable and instance variable"
p day12
p day12.title

結果印出:

#<IronmanDairy:0x00005648020c0828>
#<IronmanDairy:0x00005648020c0828 @title="class variable, class instance variable and instance variable">

注意,這裡的title=也是一個實體方法,我們來用.instance_methods確認一下:

p IronmanDairy.instance_methods(false) #=> [:title=, :title]

案例三: Tomorrow

有沒有發現上面的程式碼中,大量出現這個@title實體變數呢?如果想要更進一步簡化,可以用attr_accessor方式改寫。

假設我們要創一個明天Day13鐵人賽文章物件,直接把實體的屬性存取器attr_accessor :title,指定給symbol:title,加在類別的開頭即可:

class IronmanDairy
  attr_accessor :title
end

day13 = IronmanDairy.new
p day13 #<IronmanDairy:0x00005579aee8bc00>

day13.title = "Still thinking..."
p day13 #<IronmanDairy:0x00005579aee8bc00 @title="Still thinking...">

p day13.title #"Still thinking..."

p IronmanDairy.instance_methods(false) #[:title=, :title]

從以上的[Yesterday, Today, Tomorrow]三個舉例,代表持續改良提取物件屬性的寫法,是不是能夠對於實體變數有全方位的瞭解了呀?

類別變數 class variable

類別變數在類別開頭,用@@定義,它是個危險的東西,因為所有的子類別中對類別變數的改動,都會影響其他類別的變數。我們用「雞兔同籠」的例子,來算算不同的動物各有幾隻腳:

class Animal
  @@legs = nil #先預設動物的腳為空值nil
  def self.legs
    @@legs
  end
end

p Animal.legs # => nil

class Chicken < Animal #`雞`類別繼承`動物`類別
  @@legs = 2
end
p Chicken.legs # => 2
p Animal.legs # => 2 動物變2隻腳了!

class Rabbit < Animal
  @@legs = 4
end

p Rabbit.legs # => 4
p Animal.legs # => 4,動物又變4隻腳了!


class Snake < Animal #籠子裡加入一隻蛇
  @@legs = 0 #蛇沒有腳!
end

p Animal.legs # => 0
p Snake.legs # => 0
p Rabbit.legs # => 0 糟糕,為什麼這次兔子沒有腳!~~被蛇吃掉了~~

為了解決此問題,我們來研究Ruby的類別實體變數,看看是否有更好的做法。

類別實體變數 class instance variable

我們在Day1中開宗明義地解釋物件導向語言的精髓:物件可以具有類別和實體變數。既然類別也是一種物件,那「類別物件」當然可以有「類別的實體變數」。我們繼續「蛇兔同籠」的例子,舉例出三種變數大亂鬥

class Animal #案例1: animal類別 - class variable
  @@legs = nil #設定類別變數為nil
  def self.legs
    @@legs
  end
end

p Animal.class_variables # 印出類別變數: @@legs
p Animal.legs #類別變數:目前為空值 nil

p Animal.instance_variables # => [] 尚未設定實體變數,所以沒東西

class Animal #案例2: animal類別 - instance variable
  attr_accessor :legs # 設定實體變數
  @legs = 0
end

p Animal.instance_variables # => 現在能印出實體變數: @legs
p Animal.legs #仍然是類別變數的空值 nil

class Animal #案例3: animal類別 - class instance variable
  class << self; attr_accessor :legs end 
  #self在類別class裡,代表目前所在之處的animal類別(而不是案例1和案例2的同名類別唷)
  
  @legs = 1 #設定「類別實體變數」,先預設為1
end

p Animal.legs # => 1 #不是nil,不是0,而是1 (類別實體變數!)

class Rabbit < Animal
  @legs = 4
end

p Rabbit.legs # => 兔子4隻腳
p Animal.legs # => 回到類別實體變數預設值1


class Snake < Animal
  @legs = 0
end
p Snake.legs # => 蛇 0隻腳
p Rabbit.legs # => 兔子還是4隻腳! 太好了~沒有被吃掉
p Animal.legs # => 回到類別實體變數預設值1

以上的舉例實實在在地證明我在這本書Effective Ruby中文版-寫出良好Ruby程式的48個具體做法Page 56查到的觀點:寧願用類別實體變數,也不要用類別變數。類別實體變數除了會打破類別及其子類別的共用關係(如同我們舉的例子中,動物的腳數目隨意被改變),也提供更多的封裝,讓類別定義層級、或從類別方法裡,唯一可存取的是類別實體變數。

最後用比一比的表格來總結:)

類別變數class variable 類別實體變數 class instance variable 實體變數 instance variable
@@類別變數 @類別實體變數 @實體變數
在類別開頭設定 可用attr_accessor的方式改寫 可用attr_accessor的方式改寫
可用在類別方法或實體方法 用在類別方法不可用在實體方法 用在實體方法

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Ref:


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