Вступ до об’єктно-орієнтованого програмування з Ruby

Будучи студентом інформатики, я витрачаю багато часу на навчання та ігри на нових мовах. Кожна нова мова може запропонувати щось своє. Сказавши це, більшість початківців починають свій шлях програмування з процедурних мов, таких як C, або з об'єктно-орієнтованих мов, таких як JavaScript та C ++.

Тому має сенс ознайомитися з основами об’єктно-орієнтованого програмування, щоб ви могли зрозуміти поняття та застосувати їх до мов, які ви легко вивчаєте. Для прикладу ми використаємо мову програмування Ruby.

Ви можете запитати, чому Рубі? Тому що він «призначений зробити програмістів щасливими», а також тому, що майже все в Ruby є об’єктом.

Почуття об’єктно-орієнтованої парадигми (ООП)

В ООП ми визначаємо “речі”, які обробляє наша програма. Як люди, ми думаємо про речі як про об’єкти з атрибутами та поведінкою, і взаємодіємо з речами на основі цих атрибутів та поведінки. Річ може бути автомобілем, книгою тощо. Такі речі стають класами (кресленнями об'єктів), і ми створюємо об'єкти з цих класів.

Кожен екземпляр (об'єкт) містить змінні екземпляра, які є станом об'єкта (атрибутів). Об’єктна поведінка представлена ​​методами.

Візьмемо приклад автомобіля. Автомобіль - це річ, яка зробить його класом . Специфічний тип автомобіля, скажімо, BMW є об'єктом класу Автомобіль . Ці атрибути / властивості від БМВ , такі як колір і номер моделі можуть бути збережені в змінних екземпляра. І якщо ви хочете виконати операцію з об’єктом, наприклад, керування автомобілем, тоді “диск” описує поведінку, яка визначається як метод .

Короткий урок синтаксису

  • Щоб закінчити рядок у програмі Ruby, крапка з комою (;) необов’язкова (але, як правило, не використовується)
  • Рекомендується відступ із 2 пробілами для кожного вкладеного рівня (не потрібно, як у Python)
  • Фігурні дужки {}не використовуються, а ключове слово end використовується для позначення кінця блоку управління потоком
  • Для коментарів ми використовуємо #символ

Спосіб створення об’єктів у Ruby здійснюється шляхом виклику нового методу для класу, як у прикладі нижче:

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

Щоб зрозуміти, що відбувається в коді вище:

  • У нас є клас, названий Carдвома методами, initializeі get_info.
  • Змінні екземпляра в Ruby починаються з @(Наприклад @name). Цікаво, що змінні спочатку не оголошуються. Вони виникають при першому використанні, а після цього вони доступні для всіх методів примірника класу.
  • Виклик newметоду призводить initializeдо виклику методу. initialize- це спеціальний метод, який використовується як конструктор.

Доступ до даних

Змінні екземпляра є приватними, і до них неможливо отримати доступ поза межами класу. Для того, щоб отримати до них доступ, нам потрібно створити методи. Методи екземпляра мають загальнодоступний доступ за замовчуванням. Ми можемо обмежити доступ до цих методів екземпляра, як ми побачимо далі в цій статті.

Для того, щоб отримати та змінити дані, нам потрібні методи “getter” та “setter”, відповідно. Давайте розглянемо ці методи на тому ж прикладі автомобіля.

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

У Ruby "getter" і "setter" визначаються з тим самим іменем, що і змінна екземпляра, з якою ми маємо справу.

У наведеному вище прикладі, коли ми говоримо my_car.color, він фактично викликає colorметод, який, у свою чергу, повертає назву кольору.

Примітка: Зверніть увагу на те, як Ruby дозволяє пробіл між colorі дорівнює підпису під час використання сеттера, навіть якщо назва методуcolor=

Написання цих методів getter / setter дозволяє нам мати більше контролю. Але більшу частину часу отримати існуюче значення та встановити нове значення просто. Отже, повинен бути простіший спосіб, а не фактично визначати методи getter / setter.

Простіший спосіб

Використовуючи attr_*замість цього форму, ми можемо отримати існуюче значення та встановити нове значення.

  • attr_accessor: для геттера та сеттера
  • attr_reader: лише для отримання
  • attr_writer: лише для установщика

Давайте розглянемо цю форму на тому ж прикладі автомобіля.

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

Таким чином, ми можемо взагалі пропустити визначення геттера / сеттера.

Розмова про найкращі практики

У наведеному вище прикладі ми не ініціалізували значення змінних @nameand та @colorinstance, що не є доброю практикою. Крім того, оскільки для змінних екземпляра встановлено значення nil, об’єкт car1не має жодного сенсу. Завжди є гарною практикою встановлювати змінні екземпляра за допомогою конструктора, як у прикладі нижче.

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

Методи класу та змінні класу

Отже, методи класу викликаються для класу, а не для екземпляра класу. Вони схожі на статичні методи в Java.

Примітка: selfпоза визначенням методу посилається на об'єкт класу. Змінні класу починаються з@@

Зараз насправді є три способи визначення методів класу в Ruby:

Усередині визначення класу

  1. Використання ключового слова self з назвою методу:
class MathFunctions def self.two_times(num) num * 2 endend
# No instance createdputs MathFunctions.two_times(10) # => 20

2. Використання <<; себе

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

Поза визначенням класу

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.