Ruby元編程技術詳解（Ruby Metaprogramming techniques）

Ruby元編程技術詳解（Ruby Metaprogramming techniques）_Lua

最後更新：2017-01-18 來源：互聯網

上載者：User

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我最近考慮了很多元編程（Metaprogramming）的問題，並希望看到更多這方面技術的例子和講解。無論好壞，元編程已經進入Ruby社區，並成為完成各種任務和簡化代碼的標準方式。既然找不到這類資源，我準備拋磚引玉寫一些通用Ruby技術的文章。這些內容可能對從其它語言轉向Ruby或者還沒有體驗到Ruby元編程樂趣的程式員非常有用。

1. 使用單例類　Use the singleton-class

　　許多操作單個對象的方法是基於操作其單例類（singleton class），並且這樣可以使元編程更簡單。獲得單例類的經典方法是執行如下代碼：

複製代碼代碼如下:

sclass = (class << self; self; end)

　　RCR231建議這樣定義Kernel#singleton_class方法：

複製代碼代碼如下:

module Kernel
def singleton_class
    class << self; self; end
end
end

　　我會在下文使用這個方法。

2. DSL的使用類方法來修改子類　Write DSL's using class-methods that rewrite subclasses

　　當你想建立一個DSL來定義類資訊時，最常見的問題是怎樣表示資訊來讓架構的其它部分使用。以定義一個ActiveRecord模型對象為例：

複製代碼代碼如下:

class Product < ActiveRecord::Base
set_table_name 'produce'
end

　　在這個例子中，令人感興趣的是set_table_name的使用。這是怎麼起作用的呢？好吧，這裡涉及到一個小魔法。這是一種實現方法：

複製代碼代碼如下:

module ActiveRecord
class Base
    def self.set_table_name name
      define_attr_method :table_name, name
    end
    def self.define_attr_method(name, value)
      singleton_class.send :alias_method, "original_#{name}", name
      singleton_class.class_eval do
        define_method(name) do
          value
        end
      end
    end
end
end

　　這裡令人感興趣的是define_attr_method。在這個例子中我們需要獲得Product類的單例類，但又不想修改ActiveRecord::Base。通過使用單例類我們達到了這個目的。我們為原來的方法取別名，再定義新的存取器（accessor）來傳回值。如果ActiveRecord需要table name就可以直接調用存取器。這種動態建立方法和存取器的技術在單例類是很常見的，特別是Rails。

3. 動態建立class和module　Create classes and modules dynamically

　　Ruby允許你動態建立和修改class和module。你可以在沒有凍結的class或module上做任何修改。特定情況下會很有用。Struct類可能是最好的例子：

複製代碼代碼如下:

PersonVO = Struct.new(:name, :phone, :email)
p1 = PersonVO.new(:name => "Ola Bini")

　　這會建立一個新類，並賦給PersonVO，然後建立一個類的執行個體。從草稿建立新類並定義新方法也很簡單：

複製代碼代碼如下:

c = Class.new
c.class_eval do
define_method :foo do
puts "Hello World"
end
end
c.new.foo # => "Hello World"

　　除了Struct，還能在SOAP4R和Camping找到輕鬆建立類的例子。Camping尤其令人感興趣，因為它有專門的方法建立這些類，被你的controller和view繼承。Camping的許多有趣的功能都是用這種方式實現的：

複製代碼代碼如下:

def R(*urls); Class.new(R) { meta_def(:urls) { urls } };
end

　　這使得可以這樣建立controller：
class View < R '/view/(\d+)'
def get post_id
end
end

　　你也可以這樣建立module，然後在類中包含module。

4. 使用method_missing來做有趣的事　Use method_missing to do interesting things

　　除了閉包（block），method_missing可能是Ruby最強大的特性，也是最容易濫用的一個。用好method_missing的話有些代碼會變得超級簡單，甚至是不能缺少。一個好的例子（Camping）是擴充Hash：

複製代碼代碼如下:

class Hash
def method_missing(m,*a)
    if m.to_s =~ /=$/
      self[$`] = a[0]
    elsif a.empty?
      self[m]
    else
      raise NoMethodError, "#{m}"
    end
end
end

　　就可以這樣使用hash：

複製代碼代碼如下:

x = {'abc' => 123}
x.abc # => 123
x.foo = :baz
x # => {'abc' => 123, 'foo' => :baz}

　　如你所見，如果有人調用了一個hash不存在的方法，則會搜尋內部集合。如果方法名以=結尾，則會賦給同名的key。

　　Markaby中可以找到另一個很好的method_missing技巧。以下引用的代碼可以產生任何包含CSS class的XHTML標籤：

複製代碼代碼如下:

body do
h1.header 'Blog'
div.content do
'Hellu'
end
end

會產生:

複製代碼代碼如下:

<body>
<h1 class="header">Blog</h1>
<div class="content">
Hellu
</div>
</body>

　　絕大多數這種功能，特別是CSS class名是通過method_missing設定了self的屬性然後返回self。

5. 方法模式的調度　Dispatch on method-patterns

　　這對於無法預測的方法來說可以輕鬆的達到可擴充性。我最近建立了一個小型驗證架構，核心的驗證類會找出自身所有以check_開頭的方法並調用，這樣就可以輕鬆地增加新的驗證：只要往類或執行個體中添加新方法。
methods.grep /^check_/ do |m|
self.send m
end

　　這非常簡單，並且難以置信的強大。可以看一下Test::Unit到處使用這種方法。

6. 替換方法　Replacing methods

　　有時候一個方法的實現不是你要的，或者只做了一半。標準的物件導向方法是繼承並重載，再調用父類方法。僅當你有對象執行個體化的控制權時才有用，經常不是這種情況，繼承也就沒有價值。為得到同樣的功能，可以重新命名（alias）舊方法，並添加一個新的方法定義來調用舊方法，並確保舊方法的前後條件得到保留。

複製代碼代碼如下:

class String
alias_method :original_reverse, :reverse
def reverse
puts "reversing, please wait..." original_reverse
end
end

　　一個極端的用法是臨時修改一個方法，然後再還原。例如：

複製代碼代碼如下:

def trace(*mths)
add_tracing(*mths) # aliases the methods named, adding tracing
yield
remove_tracing(*mths) # removes the tracing aliases
end

　　這個例子展示了編寫add_tracing和remove_tracing的一種典型方法。它依賴於第1條的單例類：

複製代碼代碼如下:

class Object
def add_tracing(*mths)
    mths.each do |m|
      singleton_class.send :alias_method, "traced_#{m}", m
      singleton_class.send :define_method, m do |*args|
        $stderr.puts "before #{m}(#{args.inspect})"
        ret = self.send("traced_#{m}", *args)
        $stderr.puts "after #{m} - #{ret.inspect}"
        ret
      end
    end
end
def remove_tracing(*mths)
    mths.each do |m|
      singleton_class.send :alias_method, m, "traced_#{m}"
    end
end
end
"abc".add_tracing :reverse

　　如果這些方法是添加到module（有一點點不同，看你能不能寫出來！），你也可以在類而非執行個體上添加和刪除tracing。

7. 使用nil類來引入Null 物件的重構　Use NilClass to implement the Introduce Null Object refactoring

　　在Fowler的重構中，“引入Null 物件”的重構是一個對象要麼存在，要麼為空白時有一個預定義值。典型例子如下：

複製代碼代碼如下:

name = x.nil? ? "default name" : x.name

　　目前基於Java的重構會推薦建立一個類似於null的子類。例如NullPerson會繼承Person，重載name方法總是返回"default name"。但是在Ruby中我們可以開啟類，可以這樣做：

複製代碼代碼如下:

def nil.name; "default name"; end
x # => nil
name = x.name # => "default name"

8. 學習eval的不同版本　Learn the different versions of eval

　　Ruby有幾種版本的執行方法（evaluation）。瞭解它們的區別和使用情景是很重要的。有eval、instance_eval、module_eval和class_eval幾種。首先，class_eval是module_eval的別名。其次，eval和其他的有些不同。最重要的是eval只能夠執行一個字串，其它的可以執行block。這意味著eval是你做任何事的最後選擇，它有它的用處，但絕大多數情況下應該用instance_eval和module_eval執行block。

　　eval會在當前環境執行字串，除非環境已經提供綁定（binding）。（見第11條）

　　instance_eval會在接收者（reveiver）的上下文中執行字串或block，沒有指定的話self會作為接收者。

　　module_eval會在調用的module的上下文中執行字串或block。這個比較適合在module或單例類中定義新方法。instance_eval和module_eval的主要區別在於定義的方法會放在哪裡。如果你用String.instance_eval定義foo方法會得到String.foo，如果是用module_eval會得到String.new.foo。

　　module_eval幾乎總是適用；要像對待瘟疫一樣避免使用eval。遵守這些簡單的規則會對你有好處。

9. 執行個體變數的內省　Introspect on instance variables

　　Rails使用了一個技巧來使controller中的執行個體變數也能用在view中，就是內省一個對象的執行個體變數。這會嚴重破壞封裝，然而有時候確實非常順手。可以很容易的通過instance_variables、instance_variable_get和instance_variable_set實現。要把所有執行個體變數從一個複製到另一個，可以這樣：

複製代碼代碼如下:

from.instance_variables.each do |v|
to.instance_variable_set v, from.instance_variable_get(v)
end

10. 從block建立Proc並公開　Create Procs from blocks and send them around

　　把一個Proc執行個體化儲存在變數中並公開的做法使得很多API容易使用。這是Markaby用來管理CSS class定義的一種方法。很容易把block轉換成Proc：
def create_proc(&p); p; end
create_proc do
puts "hello"
end # => #<Proc ...>

　　調用也很容易：
p.call(*args)

　　如果要用proc來定義方法，應該用lambda來建立，就可以用return和break：
p = lambda { puts "hoho"; return 1 }
define_method(:a, &p)

　　如果有block的話method_missing會調用block：
def method_missing(name, *args, &block)
block.call(*args) if block_given?
end
thismethoddoesntexist("abc","cde") do |*args|
p args
end # => ["abc","cde"]

11. 用綁定（binding）來控制eval　Use binding to control your evaluations

　　如果你確實需要用eval，你可以控制哪些變數是有效。這時候要用kernel方法binding來獲得所綁定的對象。例如：

複製代碼代碼如下:

def get_b; binding; end
foo = 13
eval("puts foo",get_b) # => NameError: undefined local variable or method `foo' for main:Object

　　ERb和Rails用這種技術來設定哪些執行個體變數是有效。例如：

複製代碼代碼如下:

class Holder
def get_b; binding; end
end
h = Holder.new
h.instance_variable_set "@foo", 25
eval("@foo",h.get_b)

　　希望這些技巧和技術已經為您闡明了元編程。我並不聲稱自己是Ruby或者元編程方面的專家，這隻是我對這個問題的一些想法。

本文章原先以中文撰寫並發佈於 aliyun.com，亦設英文版本，僅作資訊用途。本網站不對文章的準確性，完整性或可靠性或其任何翻譯作出任何明示或暗示的陳述或保證。如對該文章有任何疑慮或投訴，請傳送電郵至 info-contact@alibabacloud.com 並提供相關疑慮或投訴的詳細說明。職員會於 5 個工作天內與您聯絡，一經驗證之後，即會刪除該侵權內容。

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