Ruby

Ruby 是一種面向對象、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。

遵守BSD許可證和Ruby License。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

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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持下越來越受到歡迎。

其中，V8引擎使得 Javascript 在同類型語言中有著突出的效能。

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 已經遠遠沒有全盛時期受歡迎,現在已經掉出TIOBE程式語言流行排行前20名。

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」計畫，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。

## Ruby的理念

減少編程時候的不必要的瑣碎時間，令編寫程序的人高興，是設計Ruby語言的Matz的一個首要的考慮；其次是良好的界面設計。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。

人們特別是電腦工程師們，常常從機器著想。他們認為：「這樣做，機器就能運行的更快；這樣做，機器運行效率更高；這樣做，機器就會怎樣怎樣怎樣。」實際上，我們需要從人的角度考慮問題，人們怎樣編寫程序或者怎樣使用機器上應用程式。我們是主人，他們是僕人。

遵循著最小驚訝原則，Ruby語言通常非常直觀，按照編程人認為它應該的方式運行。

Ruby的作者認為Ruby > (Smalltalk + Perl) / 2，表示Ruby是一個語法像Smalltalk一樣完全面向對象、腳本執行、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。

## Ruby的Hello World程序

下面是一個在標準輸出設備上輸出Hello World的簡單程序：

```Ruby
#!/usr/bin/env ruby
puts "Hello, world!"
```

或者是在irb互動式命令列的模式下：

```Ruby
>>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、陣列與映射；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）類別變量被共享在整個繼承鏈中
- 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量。

```ruby
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，你可以在程序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）。

```Ruby
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編程

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『元編程』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使用元編程的範例：

```Ruby
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

```ruby
# 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語句，都有回傳值。
- 運算符重載
- 垃圾回收
- 強類型
- 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`、`""`、`[]`）。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提供了默認凍結字串的選項，在源碼開頭添加魔術注釋`# frozen_string_literal: true`可以打開這個選項，當使用者試圖更改`String`對象時會拋出運行時異常。同時，松本行弘表示，在Ruby 3中，字串將是默認不可變的。
- 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』」。
- 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。」
- 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一元星號操作符，所以我把它加到Perl 6裡面。」

## 程式範例

下面的代碼可以在Ruby shell中運行，比如irb互動式命令列，或者保存為文件並運行命令`ruby <filename>`。

```ruby
# 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"
```

```ruby
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

```ruby
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]
```

```ruby
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

```ruby
{ puts "Hello, World!" } # Note the { braces }
#or
do puts "Hello, World!" end
```

```ruby
# 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!"
```

```ruby
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
```

```ruby
def use_hello
  yield "hello"
end

# Invoke the above method, passing it a block.
use_hello {|string| puts string} # => 'hello'
```

```ruby
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，執行函數時保存總和。這同函數程式語言中的foldl函數相類似，比如：

```ruby
[1,3,5].inject(10) {|sum, element| sum + element} # => 19
```

首先區塊接收到了10（inject的參數）當作變量sum，並且1（陣列的第一個元素）當作變量element；這會返回11。11又被當作下一步的sum變量，它加上3得到了14。14又被加上了5，最終返回結果19。

```ruby
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.
```

```ruby
(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，用於構選創建一個新對象，它還有兩個方法，一個重載了比較運算符（這樣`Array#sort`可以使用age排序）另一個重載了`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`為實例變量定義了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」語句。

```ruby
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
```

```text
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。最新發布版爲9.1.6.0（2016-11-09），與Ruby 2.3兼容。它的官方網站為 jruby.org。

mruby是一個輕量級的Ruby解釋器，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

- Python（經常和Ruby比較）
- Perl
- Perl 6（vs. Ruby）
- QtRuby：Qt的Ruby綁定
- Smalltalk
- Ruby on Rails：一個MVC的快速網站開發應用框架。
- RGSS：使用Ruby為基礎的遊戲腳本系統。

## 外部連結

- Ruby的官方網站
- 《Programming Ruby》網路版
- Ruby Application Archive
- RubyForge提供一個類似SourceForge和Freshmeat的環境給用Ruby或給Ruby寫的工具，現已停止運營。
- Ruby Documentation project
- Full Ruby on Rails Tutorial
- TryRuby
- Ruby Taiwan社群
- Ruby中國社區 目前中國Ruby開發者公認的Ruby中文社區。
- 微服務架構在Ruby中

## 基本資料

- 編程范型：面向對象、指令式、函數式
- 發行時間：1995年
- 設計者：松本行弘
- 開發者：松本行弘等人
- 軟體版本週期：3.2.0
- 預覽版本：3.2.0 RC 1
- 類型系統：動態類型
- 軟體實現：Ruby MRI、YARV、Rubinius、MagLev、JRuby、MacRuby、RubyMotion、HotRuby、IronRuby、 mruby
- 受影響於：Ada、C++、CLU、Dylan、Eiffel、Lisp、Perl、Python、Smalltalk
- 施影響於：Clojure、D、Elixir、Falcon、Fancy、Groovy、Ioke、Mirah、Nu、Reia、Potion
- 作業系統：跨平台
- 許可證：Ruby許可證 / BSD許可證 / GNU通用公共許可證第二版