Ruby

Ruby 是一种面向对象、指令式、函数式、动态的通用编程语言。在20世纪90年代中期由日本电脑科学家松本行弘（Matz）设计并开发。

遵守BSD许可证和Ruby License。它的灵感与特性来自于Perl、Smalltalk、Eiffel、Ada以及Lisp语言。由Ruby语言本身还发展出了JRuby（Java平台）、IronRuby（.NET平台）等其他平台的Ruby语言替代品。

## 历史

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Ruby的作者松本行弘于1993年2月24日开始编写Ruby，直至1995年12月才正式公开发布于fj（新闻群组）。之所以称为Ruby是取法自Perl，因为Perl的发音与6月的诞生石pearl（珍珠）相同，Ruby选择以7月的诞生石ruby（红宝石）命名。Ruby相较之下比其他类似的程式语言（如Perl或Python）年轻，又因为Ruby是日本人发明的，所以早期的非日文资料和程式都比较贫乏，在网上仍然可以找到早期对Ruby的资料太少之类的批评。

约于2000年，Ruby开始进入美国，英文的资料开始发展。

2004年，Rails框架诞生，Ruby更加广为人知，Ruby并于2006年为TIOBE获选为年度程式语言。此时为Ruby的全盛时期。

这一时期许多 GitHub 上有创意的专案以 Ruby 撰写，并且有 GitHub 与 Twitter 等重要网页选用 Ruby 编写。

2010年以后，Javascript 和 Python 这两个和 Ruby 定位类似的语言在 Google 等公司与一些社群的支持下越来越受到欢迎。

其中，V8引擎使得 Javascript 在同类型语言中有着突出的效能。

NumPy 让 Python 可以更加优雅的进行科学运算。

2009年，以V8引擎制作的伺服端平台 Node.js 发表。

2015年 机器学习知名专案 TensorFlow 发表，并选用 Python 作为官方 API 使用的语言。

Ruby 在多年被蚕食后走向衰微。

Ruby 已经远远没有全盛时期受欢迎,现在已经掉出TIOBE程式语言流行排行前20名。

在 Ruby 逐渐失宠以后，开发团队开始有意的提升 Ruby 的效能。在 Ruby 2.X 版本后期提出“Ruby 3x3”计划，目标是希望 Ruby 3.0 版本能比 2.0 版本有 3 倍效能提升。

从 Ruby 3.0 开始，团队开始尝试在 Ruby 中加入 JIT 的功能。在 3.1 版本之后，Ruby 的团队与 Shopify 团队合作，尝试性地加入新的 JIT 编译器 —— YJIT。

并且 YJIT 在 Ruby 3.2 正式被引入。

## Ruby的理念

减少编程时候的不必要的琐碎时间，令编写程序的人高兴，是设计Ruby语言的Matz的一个首要的考虑；其次是良好的界面设计。他强调系统设计必须强调人性化，而不是一味从机器的角度设想。

人们特别是电脑工程师们，常常从机器着想。他们认为：“这样做，机器就能运行的更快；这样做，机器运行效率更高；这样做，机器就会怎样怎样怎样。”实际上，我们需要从人的角度考虑问题，人们怎样编写程序或者怎样使用机器上应用程序。我们是主人，他们是仆人。

遵循着最小惊讶原则，Ruby语言通常非常直观，按照编程人认为它应该的方式运行。

Ruby的作者认为Ruby > (Smalltalk + Perl) / 2，表示Ruby是一个语法像Smalltalk一样完全面向对象、脚本执行、又有Perl强大的文字处理功能的程式语言。

## Ruby的版本体系

Ruby版本号的构成形式是（MAJOR）.（MINOR）.（TEENY），均为只有1位的整数；如“1.8.6”、“1.9.3”。

1.9版系统的TEENY不小于1时为稳定版，TEENY为0的版本是开发版。在1.9之前的版本中偶数MINOR代表稳定版，奇数MINOR代表开发版。

## Ruby的Hello World程序

下面是一个在标准输出设备上输出Hello World的简单程序：

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

或者是在irb互动式命令列的模式下：

```Ruby
>>puts "Hello, world!"
Hello, world!
=> nil
```

## Ruby的特点

### 变数与函数的命名规则

乍看之下与Perl的命名规则有些类似，不过Perl的命名用来区分纯量、阵列与映射；而Ruby的命名规则用来表示变数与类别的关系。Ruby的变数有以下几种：

- 一般小写字母、底线开头：变量（Variable）。
- `$`开头：全局变量（Global variable）。
- `@`开头：实例变量（Instance variable）。
- `@@`开头：类变量（Class variable）类别变量被共享在整个继承链中
- 大写字母开头：常数（Constant）。

有些函数则会加一个后缀，用来表示函数的用法，跟变数命名规则不同，函数的命名规则只是习惯，不具强制性，即使你不照规则命名也不影响程式运作

- `=`结尾：赋值方法，相当于其他程式语言的`set`开头的方法，算是一种语法糖。
- `!`结尾：破坏性方法，呼叫这个方法会修改本来的物件，这种方法通常有个非破坏性的版本，呼叫非破坏性的版本会回传一个物件的副本。
- `?`结尾：表示这个函数的回传值是个布林值。

### 多种字串表示法

Ruby提供了多种字串的表示方法，方便撰写有大量文字资料的程式。除了来自C语言的引号表示法之外，还有来自于Perl的百分号字面量记法，以及方便书写大量内容的Heredoc记法。Ruby可以方便地以`#{variable_name}`的方式向字符串中插入变量。

```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/
```

### 动态修改物件、类别

Ruby是动态语言，你可以在程序中修改先前定义过的类别。

也可以在某个类别的实例中定义该实例特有的方法，这叫做原型方法（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
```

### 强大的反射机制与元编程

Ruby的反射功能相当惊人，甚至可以自行追踪程式运作，或是取出private变数、拦截方法的呼叫。

常常与‘可以动态的修改物件’这项特色结合，做为‘元编程’的功能：程式在运行时。

可以由程序员提供的资讯，自行生成、修改类别或物件，这项功能大大的提高了撰写程式码的效率。

在Rails之中，就大量使用了这种特性。

以下为用Rails使用元编程的范例：

```Ruby
class Project < ActiveRecord::Base
  belongs_to :portfolio
  has_one    :project_manager
  has_many   :milestones
end
```

在这个例子中，`Project`类别继承`Base`类别，`Base`类别内建的`belongs_to`、`has_one`、`has_many`方法，便会根据参数来修改Project类别的内容，并自行建立其他相关的方法。程序员可以更专心处理程式的运作，而不必为每个类别重复得撰写程式码。

### 丰富灵活的循环表示

```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

- 完全物件导向：任何东西都是物件，没有基础型别
- 变数是动态类型。
- 任何东西都有值：不管是四则运算、逻辑表达式还是一个语句，都有回传值。
- 运算符重载
- 垃圾回收
- 强类型
- 变量无需声明
- 在Windows上，载入DLL

## 比较与批评

### 让人意外之处

- 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`、`""`、`[]`）。这点和C语言的‘用`0`代表`false`’不同。
- Ruby的字串是可改变的，这与Java固定不变的字串不同。在Ruby中，常用`Symbol`对象来表示不可变的字符串。Ruby 2.3提供了默认冻结字符串的选项，在源码开头添加魔术注释`# frozen_string_literal: true`可以打开这个选项，当用户试图更改`String`对象时会抛出运行时异常。同时，松本行弘表示，在Ruby 3中，字符串将是默认不可变的。
- Ruby的继承功能相当脆弱，尽管Ruby是一个物件导向语言，Ruby内的许多规则，却使得子类别有可能不小心就覆写了父类别的功能，在《The Ruby Programming Language》一书中，建议除非程序员对一个类别相当了解，否则尽可能不要使用继承。

### 和Perl 6比较

- CPAN上排名第一名，同时也是Perl 6的开发者的唐凤（Autrijus / Audrey）说：“Ruby就是‘没有到处打广告的Perl 6’”。
- 松本行弘在接受欧莱礼（O'Reilly）访问时，提到“Ruby借用了很多Perl的东西……，Python远比Perl要少……”、“我认为Ruby这个名字作为Perl之后的一门语言的名字真是再恰当不过了。”
- Perl之父拉里·沃尔（Larry Wall）说：“很多方面上我还是很喜欢Ruby的，这是因为那些部分是从Perl借过去的。-）”、“我还喜欢Ruby的C一元星号操作符，所以我把它加到Perl 6里面。”

## 程式范例

下面的代码可以在Ruby shell中运行，比如irb互动式命令列，或者保存为文件并运行命令`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'
```

### 块和迭代器

```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方法可以接收一个参数和一个块。迭代的注入列表的每一个成员，执行函数时保存总和。这同函数编程语言中的foldl函数相类似，比如：

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

首先块接收到了10（inject的参数）当作变量sum，并且1（数组的第一个元素）当作变量element；这会返回11。11又被当作下一步的sum变量，它加上3得到了14。14又被加上了5，最终返回结果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]
```

### 类

下面的代码定义一个命名为Person的类。含有一个“initialize”方法，用于构选创建一个新对象，它还有两个方法，一个重载了比较运算符（这样`Array#sort`可以使用age排序）另一个重载了`to_s`方法（这样`Kernel#puts`可以格式化输出），`attr_reader`是Ruby中元数据编程的例子：`attr_accessor`为实例变量定义了getter和setter方法，`attr_reader`只是一个getter方法。另外，方法中最后的声明是它的返回值，也允许显式的使用“return”语句。

```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)
```

## 各种版本

Matz's Ruby interpreter，最初也是最常见的Ruby版本，简称MRI，用C语言撰写。

JRuby，类似Python的Jython，一个可于Java上执行Ruby的语言，支援Java的界面和类别。最新发布版为9.1.6.0（2016-11-09），与Ruby 2.3兼容。它的官方网站为 jruby.org。

mruby是一个轻量级的Ruby解释器，可以嵌入到其它应用程序中，或者作为库链接到应用中。

## 参见

- Python（经常和Ruby比较）
- Perl
- Perl 6（vs. Ruby）
- QtRuby：Qt的Ruby绑定
- Smalltalk
- Ruby on Rails：一个MVC的快速网站开发应用框架。
- RGSS：使用Ruby为基础的游戏脚本系统。

## 外部链接

- Ruby的官方网站
- 《Programming Ruby》网络版
- Ruby Application Archive
- RubyForge提供一个类似SourceForge和Freshmeat的环境给用Ruby或给Ruby写的工具，现已停止运营。
- Ruby Documentation project
- Full Ruby on Rails Tutorial
- TryRuby
- Ruby Taiwan社群
- Ruby中国社区 目前中国Ruby开发者公认的Ruby中文社区。
- 微服务架构在Ruby中

## 基本资料

- 编程范型：面向对象、指令式、函数式
- 发行时间：1995年
- 设计者：松本行弘
- 开发者：松本行弘等人
- 软件版本周期：3.2.0
- 预览版本：3.2.0 RC 1
- 类型系统：动态类型
- 软件实现：Ruby MRI、YARV、Rubinius、MagLev、JRuby、MacRuby、RubyMotion、HotRuby、IronRuby、 mruby
- 受影响于：Ada、C++、CLU、Dylan、Eiffel、Lisp、Perl、Python、Smalltalk
- 施影响于：Clojure、D、Elixir、Falcon、Fancy、Groovy、Ioke、Mirah、Nu、Reia、Potion
- 操作系统：跨平台
- 许可证：Ruby许可证 / BSD许可证 / GNU通用公共许可证第二版