Day 5：self，作用域，可见性

2016年9月7日 下午5:37 ***

有些东西在任何时间任何地方表示的意思是不变的，比如整数，你看到的就是它表示的东西。关键词也一样，你不能使用 def，class 这些关键词作为变量名，所以当你看到它们的时候，你可以很容易知道它们是做什么的。不过还有很多东西的意思取决于它们所处的情境，也就是它们在不同的时间不同的地方的意思可能是会有变化的。

self 表示的是当前或者默认的对象，在程序运行的时候每次它都会表示一个特定的对象。永远都只会有一个 self ，但是它表示的东西是会变的。

作用域（scope）的规则决定了变量的可见性。你要知道所在的地方受哪个作用域的影响，这样你才能明白哪些变量表示的是什么，不致于把它们跟在其它的作用域的同名变量混淆。

知道当前是在哪个作用域，了解 self 表示的对象是谁，这样你才能明白到底发生了什么，才可以快速的分析遇到的问题。

下午 5:54 ***

self

下午6:07 ***

使用关键词 self 可以得到当前对象。在程序运行中，有且只有一个 self 。成为 self 有一些特权，一会儿我们会看到。永远都只会有一个当前对象或者叫 self 。是谁在哪里会成为 self 是有一些规则的。

在顶级的 self 对象

这里说的顶级的意思是，在任何的类或模块定义之外的地方。比如，打开一个空白的文件，输入：

x = 1

这样我们就创建了一个在顶级的本地变量 x ，下面的代码就是在顶级创建了一个方法：

def m
end

看一下在顶级的 self 是谁，执行一下：

puts self

返回的是：

main

main 是一个特别的词，它表示的就是 self 本身，比如我们可以这样试一下：

m = self

在类，模块定义里的 self

在类与模块定义里，self 指的就是类或模块对象。

下面这个实验会告诉你 self 在类的定义与模块的定义里面表示的是谁，做个实验：

class C
  puts '类：'
  # self 是 C
  puts self

  module M
    puts '模块：'
    # self 是 C::M
    puts self
  end
  puts '回到类级别：'
  # self 又是 C
  puts self
end

进入类或模块的定义区域以后，类与模块对象就变成了 self。上面的例子，最开始 self 表示的是 C 类这个对象。进入定义模块的区域的时候，self 是 C::M ，表示 C 类里面嵌套的模块 M。回到定义 C 类以后，self 表示地又会是这个类对象，也就是 C。

在定义实例方法里的 self

在实例方法的定义里的 self 很微秒，因为 Ruby 的解释器遇到 def/end 以后，它会立即定义方法。这时候方法定义里的代码还没被执行呢。你看到的屏幕上定义的方法，你只知道当方法被调用的时候，self 会是调用方法的那个对象。在定义方法的那个时候，最多你只能说的是，在这个方法里面的 self 会是未来的那个调用方法的对象。

做个实验：

class C
  def x
    puts "Class C, method x:"
    puts self
  end
end

c = C.new
c.x
puts "That was a call to x by: #{c}"

会输出：

Class C, method x:
#<C:0x00000101b381a0>
That was a call to x by: #<C:0x00000101b381a0>

输出的这个东西：#<C:0x00000101b381a0> ，表示的就是一个 C 的实例。在执行 x 方法的时候，self 就是调用它的实例对象 c 。

独立方法与类方法中的 self

执行一个独立方法的时候，self 表示的就是拥有这个方法的那个对象。

下面这个实验，先创建了一个对象，又在这个对象里定义了一个独立方法，然后调用这个独立方法，看一下 self 表示的是谁。实验：

obj = Object.new
def obj.show_me
  puts "Inside singleton method show_me of #{self}"
end

obj.show_me
puts "Back from call to show_me by #{obj}"

会输出：

Inside singleton method show_me of #<Object:0x007fd189963428>
Back from call to show_me by #<Object:0x007fd189963428>

类方法基本上就是在类对象上定义的独立方法，再做个实验：

class C
  def C.x
    puts "Class method of class C"
    puts "self: #{self}"
  end
end
C.x

会输出：

Class method of class C
self: C

在类的内部我们可以使用 self 表示类的名字：

class C
  def self.x
    puts "Class method of class C"
    puts "self: #{self}"
  end
end

如果我们：

class D < C
end
D.x

输出的会是：

Class method of class C
self: D

self 作为默认的信息接收者

2016年9月8日

调用方法就是发送信息给对象，像这样：

obj.talk
ticket.venue
'abc'.capitalize

在调用方法的时候如果信息的接收者是 self，可以忽略掉接收者还有点，Ruby 会使用 self 作为默认的接收者，意思就是你发送的信息会发送给 self 。像这样：

talk
venue
capitalize

如果有个变量叫 talk，还有个方法叫 talk，调用 talk 的时候只是用了一个 talk，那么变量的优先级会更高一些。遇到这种情况你可以在调用 talk 方法的时候加上 self，像这样： self.talk，或者加上括号：talk() 。

class C
  def C.no_dot
    puts '只要 self 是 C，你就可以不用点来调用这个方法'
  end
  no_dot
end

C.no_dot

第一回调用 no_dot 的时候没有明显的接收者，Ruby 看到它以后，会判断你的意思可能是：

self.no_dot

在上面这个例子里，self.no_dot 跟 C.no_dot 是不一样的东西，因为我们在定义 C 的区块里，这样 self 就是 C。结果就是方法被调用了，然后我们就看到了输出了结果。

第二次我们使用 C.no_dot 的时候，已经是在定义类的区块以外了，所以 C 就不再是 self 了。也就是想要调用 no_dot ，我们就得指定这个信自的接收者，也就是 C。

上面这个例子输出的结果就是两次调用 no_dot 方法的结果：

只要 self 是 C，你就可以不用点来调用这个方法
只要 self 是 C，你就可以不用点来调用这个方法

最常见的使用这种无点调用方法，就是当你在另一个实例方法里去调用一个实例方法，再看个例子：

class C
  def x
    puts '这是方法 x'
  end

  def y
    puts '这是方法 y，我要无点调用 x'
    x
  end
end

c = C.new
c.y

输出的结果是：

这是方法 y，我要无点调用 x
这是方法 x

上面调用 c.y 的时候，执行了方法 y ，self 指的是 c（c 是 C 的一个实例）。在 y 里面，使用了 x，它被解释成信息要发送给 self ，这样也就会执行了方法 x 。

有一种情况你不能忽略掉对象加点的形式去调用方法，就是如果方法的名字里面带等号（设置器方法），也就是如果你想调用在 self 上的 venue= 这个方法，你需要这样做：self.venue = 'Town Hall'，而不是这样：venue = 'Town Hall'。因为 Ruby 会一直认为 identifier = value 是在分配值给一个本地变量。

无点方法调用，在一个方法里使用另一个的方法的时候很有用，再来看一个例子：

class Person
  attr_accessor :first_name, :middle_name, :last_name

  def whole_name
    n = first_name + ' '
    n << "#{middle_name} " if middle_name
    n << last_name
  end
end

david = Person.new

david.first_name = 'David'
david.last_name = 'Black'

puts "David 的全名是：#{david.whole_name}"

david.middle_name = 'Alan'
puts "David 的全名现在是：#{david.whole_name}"

输出的结果会是：

David 的全名是：David Black
David 的全名现在是：David Alan Black

通过 self 解释实例变量

在 Ruby 程序里，任何的实例变量都会属于当前对象。

先做个实验，看看下面的东西会输出什么：

class C
  def show_var
    @v = 'I am an instance variable initialized to a string.'
    puts @v
  end
  @v = "instance variables can appear anywhere..."
end

C.new.show_var

会输出：

I am an instance variable initialized to a string.

在上面的代码里，有两个 @v，一个是在方法定义内，另一个是在方法定义外，它们之间没有任何联系。它们同样都是实例变量，并且名字都是 @v，不过它们不是同一个变量，它们会属于不同的对象。

第一次出现的 @v 是在方法定义区块里，也就是 C 类里面的一个实例方法，这样 C 类的每一个实例对象里面都会有它们自己的实例变量 @v 。

第二次出现的 @v 属于 C 这个类对象。类本身也是对象。

every instance variable belongs to whatever object is playing the role of self at the moment the code containing the instance variable is executed.

重新再写一下上面的例子：

class C
  puts "* 类定义区块"
  puts "  | --- self 是：#{self}"
  @v = '我是 @v'
  puts "  | --- #{@v} 实例变量，属于：#{self} \n\n"

  def show_var
    puts "* 实例方法定义区块"
    puts "  | --- self 是：#{self}"
    puts "  | --- @v 实例变量属于：#{self}"
    print "  | --- @v 的值是："
    p @v
  end
end

c = C.new
c.show_var

执行代码输出的结果是：

* 类定义区块
 | --- self 是：C
 | --- 我是 @v 实例变量，属于：C 

* 实例方法定义区块
 | --- self 是：#<C:0x007fd3c8961f10>
 | --- @v 实例变量属于：#<C:0x007fd3c8961f10>
 | --- @v 的值是：nil

作用域

上午11:15 ***

作用域指的就是标识符的可见性，特别指的是变量与常量。不同类型的标识符有不同的作用域规则。在两个方法里使用同一个名字的变量 x ，跟在两个地方使用全局变量 $x，会有不同的结果。因为本地与全局变量的作用域不一样。

全局作用域与全局变量

全局作用域覆盖了整个程序。全局变量用的是全局作用域，在任何地方你都可以使用它们。即使你开启了新的类或方法的定义，或者 self 的身份变了，初始的全局变量仍然可用。

下面这个例子，在定义类的主体里可以使用初始化的全局变量：

$gvar = "我是全局变量"
class C
  def examine_global
    puts $gvar
  end
end

c = C.new
c.examine_global

输出的结果会是：

我是全局变量

本地作用域

class，module，def 都会创建新的本地作用域。

做个实验：

class C
  a = 1

  def local_a
    a = 2
    puts a
  end

  puts a
end

c = C.new
c.local_a

输出的结果是：

1
2

第一次出现的本地变量 a ，是在类定义的本地作用域的下面。第二次出现的 a，是在方法定义的本地作用域的下面。结束了方法定义以后，本地作用域回到了类区块，这里要求输出的 a 就是在类区块这个本地作用域下面声明的本地变量 a ，它的值是 1 。然后我们创建了一个类的实例，调用了它的 local_a 方法，这个方法输出的是在方法定义作用域下面声明的本地变量 a 的值，也就是 2 。

在嵌套类与模块的时候，每次遇到新的定义区块以后就会创建一个新的本地作用域。

再试一下：

class C
  a = 5

  module M
    a = 4

    module N
      a = 3

      class D
        a = 2

        def show_a
          a = 1
          puts a
        end
        puts a
      end
      puts a
    end
    puts a
  end
  puts a
end

d = C::M::N::D.new
d.show_a

输出的结果会是：

2
3
4
5
1

任何的 class，module 或 method 都会开启一个新的本地作用域，每个作用域都可以有属于自己的全新的本地变量。

本地作用域与 self

先看个例子：

class C
  def x(value_for_a, recurse=false)
    a = value_for_a
    print "现在 self 是: "
    p self
    puts "现在 a 是："
    puts a
    if recurse
      puts "\n调用自己..."
      x("a 的第二个值")
      puts "调用自己结束以后，a 是："
      puts a
    end
  end
end

c = C.new
c.x("a 的第一个值", true)

运行的结果会是：

现在 self 是: #<C:0x007fa5fa162388>
现在 a 是：
a 的第一个值

调用自己...
现在 self 是: #<C:0x007fa5fa162388>
现在 a 是：
a 的第二个值
调用自己结束以后，a 是：
a 的第一个值

实例方法 C#x 有两个参数，第一个参数是要分配给变量 a 的值，第二个参数是一个标记，表示是否要调用它自己。方法的第一行初始化了一个本地变量 a ，下行的几行代码就是输出了表示  self 还有 a 的值的字符串。

然后到了做决定的时候了（if recurse），调用自己不调用自己，这会由 recurse 变量决定。如果调用自己，就会调用方法 x ，调用的时候没有指定 recurse 参数的值，这个参数默认的值是 false，所以调用它自己的时候就不会再继续的调用它自己了。

调用自己的时候给 value_for_a 参数设置了一个不同的值（“a 的第二个值”），也就是会在调用的时候输出不同的信息。不过调用自己回来以后，我们发现这次运行的 x 里的 a 的值没有改变（还是 “a 的第一个值”）。也就是每一次我们调用 x 的时候，都会生成一个新的本地作用域，即使 self 并没有改变。

常量的作用域

下午1:06 ***

在类与方法定义区块里可以定义常量。如果你知道定义时使用的嵌套，你就可以在任何地方访问到常量。来看个例子：

module M
  class C
    class D
      module N
        X = 1
      end
    end
  end
end

比如我要访问在模块 N 里定义的常量 X，这样做：

M::C::D::N::X

得到常量的位置也可以是相对的，下面的例子验证了这个说法：

module M
  class C
    class D
      module N
        X = 1
      end
    end
    puts D::N::X
  end
end

在 C 类里，得到模块 N 里的 X，用的是 D::N::X 。

有时候你不想使用相对的路径得到常量。比如我们想创建的类跟 Ruby 内置的类名字一样，比如 Ruby 里面有个 String（字符串） 类，如果你创建了一个 Violin（小提琴），里面也可能会有一个 String （弦）。像这样：

class Violin
  class String
    attr_accessor :pitch
    def initialize(pitch)
      @pitch = pitch
    end
  end

  def initialize
    @e = String.new("E")
    @a = String.new("A")
    ...etc...

上面使用 String 的时候指的是我们自己定义的 String 类，如果你想使用 Ruby 内置的 String 类，可以使用常量分隔符（::，两个冒号），像这样：

::String.new('hello')

类变量，作用域，可见性

下午1:50 ***

类变量是维护类状态用的，它们的名字用两个 @ 符号开头，比如 @@var。类变量并不是类作用域，它们是类层次作用域。类变量提供了在类与类的实例对象之间共享数据的机制，也就是类变量在类方法定义与实例方法定义上都是可见的，有时候在顶级的类定义上也是。除此以外，类变量在其它的对象上是不可见的。

来看个例子，先用类方法 Car.add_make(make) 注册洗车生产商，然后用 Car.new(make) 造几辆汽车：

Car.add_make("Honda")
Car.add_make("Ford")

h = Car.new("Honda")
f = Car.new("Ford")
h2 = Car.new("Honda")

程序会告诉你创建的汽车：

创建新的 Honda！
创建新的 Ford！
创建新的 Honda！

下午2:08 **

下午2:27 **

同一个汽车生产商生产了多少个 h2？我们会使用实例方法 make_mates 查到：

puts "统计 h2 汽车的数量..."
puts "一共有 #{h2.make_mates} 辆"

一共有多少辆汽车？这需要用到类，而不是每个单独的汽车，所以我们可以问一下类：

puts "统计汽车的总数..."
puts "一共有 #{Car.total_count} 辆"

输出的应该是：

统计汽车的总数...
一共有 3 辆"

试一下创建一辆没有汽车生产商的汽车：

x = Car.new("Brand X")

会报错：

car.rb:21:in `initialize': No such make: Brand X. (RuntimeError)

代码如下：

class Car
  @@makes = []
  @@cars = {}
  @@total_count = 0
  attr_reader :make
  def self.total_count
    @@total_count
  end

  def self.add_make(make)
    unless @@makes.include?(make)
      @@makes << make
      @@cars[make] = 0
    end
  end

  def initialize(make)
    if @@makes.include?(make)
      puts "创建新的汽车生产商：#{make}"
      @make = make
      @@cars[make] += 1
      @@total_count += 1
    else
      raise "没有汽车生产商：#{make}"
    end
  end

  def make_mates
    @@cars[self.make]
  end
end

在类的顶部定义了三个类变量。@@makes 是一个数组，存储汽车生产商的名字。@@cars 是 hash，里面是名值对类型的数据。@@cars 里的数据的名字是汽车生产商汽车的汽车，对应的数据是汽车的数量。@@total_count 里面存储的是一共生产了多少辆汽车。

Car 类里还有个 make 可读属性，创建了汽车以后必须设置 make 属性的值。这里没有关于汽车生产商的可写的属性，因为我们不希望类的代码之后可以改变已有的汽车生产商。

要访问到 @@total_count 类变量，Car 类里还定义了一个 total_count 方法，它会返回类变量当前的值。还有一个类方法是 add_make，这个方法接收一个参数，会把参数的值放到表示汽车生产商的数组里，用的是 << 操作符。在这个方法里我们先要确定添加的汽车生产商还不存在，如果不存在就把它放到表示汽车生产商的类变量里 @@makes，同时也会设置一下 @@cars ，让这个汽车生产商生产的汽车等于零。意思就是还没有这个汽车生产商生产的汽车。

然后到了 initialize 方法了，在这里创建新的汽车。每辆新车都需要一个汽车生产商，如果汽车生产商不存在，也就是它不在 @@makes 数组里，就触发一个错误。如果汽车生产商存在，我们会为汽车的 make 属性设置合适的值，让这个汽车生产商生产的汽车的数量增加一（@@cars），同时也让生产的汽车总数增加一（@@total_count）。

还有一个 make_mates 方法，可以返回某个汽车生产商生产的所有的汽车。

注意上面在 initialize 方法里，还有在类方法里，比如 Car.total_count，Car.add_make 上面，都使用了类变量。类内部的实例方法 initialize，与类方法是在不同的作用域下。但它们属于同一个类，所以可以使用类变量在它们之间共享数据。

类变量与类层次

之前我们已经说过了，类变量使用的不是类作用域，也是类层次的作用域。看个例子：

class Parent
  @@value = 100
end

class Child < Parent
  @@value = 200
end

class Parent
  puts @@value
end

输出的结果会是 200。Child 是 Parent 的一个子类，也就是 Parent 与 Child 共享同样的类变量。在 Child 里面设置 @@value 的时候，你设置的是唯一的在 Parent 与 Child 上的 @@value 。

下午3:17 ***

方法访问规则

下午3:18 ***

现在我们已经知道了 Ruby 程序会发送信息给对象，对象主要干的事儿就是对这些信息做出回应。有时候，对象希望可以给自己发送信息，但是不希望别人给它们发送信息。这种情况，我们可以让方法变成私有的。

访问有几个访问级别，私有（private），保护（protected），公开（public）。public 是默认的访问级别，发送给对象的信息大部分调用的就是有公开访问级别的方法。

私有方法

把对象想成是一个你要求让他做任务的人，比如你想让某个人给你烤个蛋糕，为了给你烤这个蛋糕，烤蛋糕的人会做一系列的任务，比如打个鸡蛋，和个面什么的。烤蛋糕的人会做这些事儿，不过他可能并不想对所有这些事情做出回应。你要求的只是“请给个烤个蛋糕”。剩下的事儿交给蛋糕师就可以了。

用代码模拟一下，创建个文件名字是 baker.rb，代码如下：

class Cake
  def initialize(batter)
    @batter = batter
    @baked = true
  end
end

class Egg
end

class Flour
end

class Baker
  def bake_cake
    @batter = []
    pour_flour
    add_egg
    stir_batter
    return Cake.new(@batter)
  end

  def add_egg
    @batter.push(Egg.new)
  end

  def stir_batter
  end

  private :pour_flour, :add_egg, :stir_batter
end

上面用了一个 private 方法，你可以把想变成私有方法的名字告诉它。如果不加参数，它就像是一个开关，它下面定义的所有的实例方法都会是私有方法，直到调用 public 或 protected 。

你不能：

b = Baker.new
b.add_egg

这样调用 add_egg 会报错：

`<main>': private method `add_egg' called for #<Baker:0x00000002aeae50> (NoMethodError)

因为 add_egg 是一个私有方法，调用它的时候你指定了某个具体的接收对象，这是不允许的。

如果我们不加信息的接收者：

add_egg

是否能单独调用这个方法？信息会发送到哪里？如果没有对象处理信息，那方法怎么被调用？调用方法的时候如果不指定信息的接收者，Ruby 会把信息发送给当前对象，也就是 self 表示的那个对象。

你可以推断出来，能对 add_egg 这个信息作出回应的对象，只能是 self 表示的那个可以对 add_egg 作出回应的对象。也就是我们只能在当 self 是 Baker 的实例的时候才能调用 add_egg 这个实例方法。

私有方法与独立方法

私有方法与独立方法不是一回事。独立方法只属于一个对象。私有方法可以属于多个对象，不过只有在正确的情况下才能被调用。决定可以调用私有方法的不是你发送信息到的对象，而是你发送信息的时候 self 表示的那个对象。

保护方法

保护方法是一种温柔点私有方法。规则像这样：

you can call a protected method on an object x, as long as the default object (self) is an instance of the same class as x or of an ancestor or descendant class of x’s class.

保护方法主要的目的就是，你可以在某个类的一个实例上使用这个类的另一个实例去做点事儿。来看个例子：

class C
  def initialize(n)
    @n = n
  end

  def n
    @n
  end

  def compare(c)
    if c.n > n
      puts "另一个对象的 n 更大一些"
    else
      puts "另一个对象的 n 一样或更小一些"
    end
  end
  
  protected :n
end

c1 = C.new(100)
c2 = C.new(101)
c1.compare(c2)

上面这个例子就是去拿 C 类的一个实例跟它的另一个实例比较。这个比较依赖调用方法 n 返回的结果。做比较的这个对象（例子是 c1 对象）需要让另一个对象（c2）去执行它的 n 方法。也就是 n 不能是一个私有方法。

这就需要使用一个保护方法。让 n 成为保护方法，而不是私有方法，c1 可以让 c2 去执行方法 n，因为 c1 跟 c2 是同一个类的实例对象。但是如果你试着在 C 对象上面调用 n 方法，会失败，因为 C 并不是 C 类的一个实例。

子类也会继承使用超级类上的方法访问规则，不过你可以在子类里覆盖掉这些规则。

下午4:35 ***

顶级方法

下午4:35 ***

用 Ruby 做的最自然的事情就是去设计类，模块，还有实例化类。不过有时候你想快速的写一些脚本，不想把代码放到一个类里面，你可以在顶级（top-level）去定义与使用这些方法。做这样的事儿就是在顶级默认的对象里面写代码，这个对象叫 main，它是自动生成的 Object 的一个实例，这么做主要是因为必须得有一个东西是 self，即使是在顶级。

定义顶级方法

在顶级定义个方法：

def talk
  puts 'hello'
end

在顶级上定义的方法会作为 Object 类的一个实例上的私有的方法。上面的代码就相当于是：

class Object
  private

  def talk
    puts 'hello'
  end
end

调用这些方法的时候必须使用裸字风格，也就是不能指定信息的接收者，因为它们是私有方法。Object 的私有实例方法可以在任何地方调用，因为 Object 是在所属的方法查找路径里面，所以顶级的方法会一直有效。

再看个例子：

def talk
  puts 'hello'
end

puts "不加接收者执行 talk"
talk
puts "加个接收者执行 talk"
obj = Object.new
obj.talk

第一次执行 talk 能成功，第二次执行的时候会报错，因为调用私有方法的时候不能指定接收者。

预定义的顶级方法

puts，print 都是 Kernel 的内置的私有实例方法，查看所有在 Kernel 上提供的私有方法：

ruby -e 'p Kernel.private_instance_methods.sort'

下午4:55 ***

Ruby