Въведение в обектно-ориентираното програмиране с Ruby

Като студент по компютърни науки прекарвам много време в учене и игра на нови езици. Всеки нов език може да предложи нещо уникално. Като каза това, повечето начинаещи започват своето програмно пътешествие или с процедурни езици като C, или с обектно-ориентирани езици като JavaScript и C ++.

Следователно има смисъл да преминете през основите на обектно-ориентираното програмиране, за да можете да разберете понятията и да ги приложите към езиците, които лесно изучавате. Ще използваме езика за програмиране Ruby като пример.

Може би питате, защо Руби? Защото е „проектиран да направи програмистите щастливи“, а също и защото почти всичко в Ruby е обект.

Получаване на усещане за обектно-ориентираната парадигма (ООП)

В ООП ние идентифицираме „нещата“, с които се справя нашата програма. Като хора ние мислим за нещата като обекти с атрибути и поведения и взаимодействаме с нещата въз основа на тези атрибути и поведения. Нещо може да бъде кола, книга и т.н. Такива неща стават класове (чертежите на обектите) и ние създаваме обекти от тези класове.

Всеки екземпляр (обект) съдържа променливи на екземпляра, които са състоянието на обекта (атрибутите). Обектното поведение е представено чрез методи.

Да вземем за пример автомобил. Колата е нещо, което би я превърнало в клас . Специфичен тип автомобили, да речем, BMW е обект от класа Car . На атрибути / свойства на BMW, като например номера на цвят и модел могат да се съхраняват в инстанция променливи. И ако искате да извършите операция на обекта, като шофиране, тогава „задвижване“ описва поведение, което се определя като метод .

Урок за бърз синтаксис

  • За да завършите ред в програма Ruby, точка и запетая (;) не е задължително (но обикновено не се използва)
  • Насърчава се отстъп с 2 интервала за всяко вложено ниво (не се изисква, както е в Python)
  • Не {}се използват фигурни скоби и ключовата дума end се използва за маркиране на края на блок за контрол на потока
  • За да коментираме, използваме #символа

Начинът, по който обектите се създават в Ruby, е чрез извикване на нов метод за клас, както в примера по-долу:

class Car def initialize(name, color) @name = name @color = color end
 def get_info "Name: #{@name}, and Color: #{@color}" endend
my_car = Car.new("Fiat", "Red")puts my_car.get_info

За да разберете какво се случва в горния код:

  • Имаме клас, наречен Carс два метода, initializeи get_info.
  • Променливите на екземпляра в Ruby започват с @(Например @name). Интересното е, че променливите първоначално не са декларирани. Те възникват при първото им използване и след това са достъпни за всички методи на класа.
  • Извикването на newметода води initializeдо извикване на метода. initializeе специален метод, който се използва като конструктор.

Достъп до данни

Променливите на инстанцията са частни и не могат да бъдат достъпни извън класа. За да имаме достъп до тях, трябва да създадем методи. Инстанционните методи имат публичен достъп по подразбиране. Можем да ограничим достъпа до тези методи на екземпляра, както ще видим по-нататък в тази статия.

За да получим и модифицираме данните, се нуждаем от методите „getter” и „setter”, съответно. Нека разгледаме тези методи, като вземем същия пример за кола.

class Car def initialize(name, color) # "Constructor" @name = name @color = color end
 def color @color end
 def color= (new_color) @color = new_color endend
my_car = Car.new("Fiat", "Red")puts my_car.color # Red
my_car.color = "White"puts my_car.color # White

В Ruby „getter“ и „setter“ са дефинирани със същото име като променливата на инстанцията, с която имаме работа.

В горния пример, когато казваме my_car.color, той всъщност извиква colorметода, който от своя страна връща името на цвета.

Забележка: Обърнете внимание на това как Ruby позволява интервал между colorи е равно на подписване, докато използвате инструмента за настройка, въпреки че името на метода еcolor=

Писането на тези getter / setter методи ни позволява да имаме повече контрол. Но през повечето време получаването на съществуващата стойност и задаването на нова стойност е лесно. Така че, трябва да има по-лесен начин, вместо действително да дефинирате методите getter / setter.

По-лесният начин

Като използваме attr_*формуляра вместо това, можем да получим съществуващата стойност и да зададем нова стойност.

  • attr_accessor: за getter и setter и двете
  • attr_reader: само за получаване
  • attr_writer: само за сетер

Нека разгледаме тази форма, като вземем същия пример за кола.

class Car attr_accessor :name, :colorend
car1 = Car.newputs car1.name # => nil
car1.name = "Suzuki"car1.color = "Gray"puts car1.color # => Gray
car1.name = "Fiat"puts car1.name # => Fiat

По този начин можем изцяло да пропуснем дефинициите на getter / setter.

Говорейки за най-добрите практики

In the example above, we didn’t initialize the values for the @name and @color instance variables, which is not a good practice. Also, as the instance variables are set to nil, the object car1 doesn’t make any sense. It’s always a good practice to set instance variables using a constructor as in the example below.

class Car attr_accessor :name, :color def initialize(name, color) @name = name @color = color endend
car1 = Car.new("Suzuki", "Gray")puts car1.color # => Gray
car1.name = "Fiat"puts car1.name # => Fiat

Class Methods and Class Variables

So class methods are invoked on a class, not on an instance of a class. These are similar to static methods in Java.

Note: self outside of the method definition refers to the class object. Class variables begin with @@

Now, there are actually three ways to define class methods in Ruby:

Inside the class definition

  1. Using the keyword self with the name of the method:
class MathFunctions def self.two_times(num) num * 2 endend
# No instance createdputs MathFunctions.two_times(10) # => 20

2. Using <<; self

class MathFunctions class << self def two_times(num) num * 2 end endend
# No instance createdputs MathFunctions.two_times(10) # => 20

Outside the class definition

3. Using class name with the method name

class MathFunctionsend
def MathFunctions.two_times(num) num * 2end
# No instance createdputs MathFunctions.two_times(10) # => 20

Class Inheritance

In Ruby, every class implicitly inherits from the Object class. Let’s look at an example.

class Car def to_s "Car" end
 def speed "Top speed 100" endend
class SuperCar < Car def speed # Override "Top speed 200" endend
car = Car.newfast_car = SuperCar.new
puts "#{car}1 #{car.speed}" # => Car1 Top speed 100puts "#{fast_car}2 #{fast_car.speed}" # => Car2 Top speed 200

In the above example, the SuperCar class overrides the speed method which is inherited from the Car class. The symbol &lt; denotes inheritance.

Note: Ruby doesn’t support multiple inheritance, and so mix-ins are used instead. We will discuss them later in this article.

Modules in Ruby

A Ruby module is an important part of the Ruby programming language. It’s a major object-oriented feature of the language and supports multiple inheritance indirectly.

A module is a container for classes, methods, constants, or even other modules. Like a class, a module cannot be instantiated, but serves two main purposes:

  • Namespace
  • Mix-in

Modules as Namespace

A lot of languages like Java have the idea of the package structure, just to avoid collision between two classes. Let’s look into an example to understand how it works.

module Patterns class Match attr_accessor :matched endend
module Sports class Match attr_accessor :score endend
match1 = Patterns::Match.newmatch1.matched = "true"
match2 = Sports::Match.newmatch2.score = 210

In the example above, as we have two classes named Match, we can differentiate between them and prevent collision by simply encapsulating them into different modules.

Modules as Mix-in

In the object-oriented paradigm, we have the concept of Interfaces. Mix-in provides a way to share code between multiple classes. Not only that, we can also include the built-in modules like Enumerable and make our task much easier. Let’s see an example.

module PrintName attr_accessor :name def print_it puts "Name: #{@name}" endend
class Person include PrintNameend
class Organization include PrintNameend
person = Person.newperson.name = "Nishant"puts person.print_it # => Name: Nishant
organization = Organization.neworganization.name = "freeCodeCamp"puts organization.print_it # => Name: freeCodeCamp 

Mix-ins are extremely powerful, as we only write the code once and can then include them anywhere as required.

Scope in Ruby

We will see how scope works for:

  • variables
  • constants
  • blocks

Scope of variables

Methods and classes define a new scope for variables, and outer scope variables are not carried over to the inner scope. Let’s see what this means.

name = "Nishant"
class MyClass def my_fun name = "John" puts name # => John end
puts name # => Nishant

The outer name variable and the inner name variable are not the same. The outer name variable doesn’t get carried over to the inner scope. That means if you try to print it in the inner scope without again defining it, an exception would be thrown — no such variable exists

Scope of constants

An inner scope can see constants defined in the outer scope and can also override the outer constants. But it’s important to remember that even after overriding the constant value in the inner scope, the value in the outer scope remains unchanged. Let’s see it in action.

module MyModule PI = 3.14 class MyClass def value_of_pi puts PI # => 3.14 PI = "3.144444" puts PI # => 3.144444 end end puts PI # => 3.14end

Scope of blocks

Blocks inherit the outer scope. Let’s understand it using a fantastic example I found on the internet.

class BankAccount attr_accessor :id, :amount def initialize(id, amount) @id = id @amount = amount endend
acct1 = BankAccount.new(213, 300)acct2 = BankAccount.new(22, 100)acct3 = BankAccount.new(222, 500)
accts = [acct1, acct2, acct3]
total_sum = 0accts.each do |eachAcct| total_sum = total_sum + eachAcct.amountend
puts total_sum # => 900

In the above example, if we use a method to calculate the total_sum, the total_sum variable would be a totally different variable inside the method. That’s why sometimes using blocks can save us a lot of time.

Having said that, a variable created inside the block is only available to the block.

Access Control

When designing a class, it is important to think about how much of it you’ll be exposing to the world. This is known as Encapsulation, and typically means hiding the internal representation of the object.

There are three levels of access control in Ruby:

  • Public - no access control is enforced. Anybody can call these methods.
  • Protected - can be invoked by objects of the defining classes or its sub classes.
  • Private - cannot be invoked except with an explicit receiver.

Let’s see an example of Encapsulation in action:

class Car def initialize(speed, fuel_eco) @rating = speed * comfort end
 def rating @rating endend
puts Car.new(100, 5).rating # => 500

Now, as the details of how the rating is calculated are kept inside the class, we can change it at any point in time without any other change. Also, we cannot set the rating from outside.

Talking about the ways to specify access control, there are two of them:

  1. Specifying public, protected, or private and everything until the next access control keyword will have that access control level.
  2. Define the method regularly, and then specify public, private, and protected access levels and list the comma(,) separated methods under those levels using method symbols.

Example of the first way:

class MyClass private def func1 "private" end protected def func2 "protected" end public def func3 "Public" endend

Example of the second way:

class MyClass def func1 "private" end def func2 "protected" end def func3 "Public" end private :func1 protected :func2 public :func3end

Note: The public and private access controls are used the most.

Conclusion

These are the very basics of Object Oriented Programming in Ruby. Now, knowing these concepts you can go deeper and learn them by building cool stuff.

Don’t forget to clap and follow if you enjoyed! Keep up with me here.