Ruby 的元編程

如果您使用了一段時(shí)間 Ruby，那么到目前為止，您可能已經(jīng)聽到很多次“元編程”這個(gè)詞了。在元編程的章節(jié)中，我會(huì)由淺入深帶大家了解 Ruby 的元編程。

[TOC]

1. 什么是元編程

元編程是計(jì)算機(jī)程序的編寫，這些計(jì)算機(jī)程序?qū)⑵渌绦颍ɑ蛩鼈儽旧恚┳鳛閿?shù)據(jù)寫入或操作，或者在編譯時(shí)完成部分工作，而這些工作原本可以在運(yùn)行時(shí)完成。

在許多情況下，這使程序員可以在與手動(dòng)編寫所有代碼相同的時(shí)間內(nèi)完成更多工作，或者為程序提供更大的靈活性，以有效地處理新情況而無(wú)需重新編譯。

或者，更簡(jiǎn)單地說(shuō)：元編程是編寫在運(yùn)行時(shí)編寫代碼的代碼，以使您的編程更輕松。

這聽上去是不是很瘋狂？

簡(jiǎn)而言之，您可以使用元編程來(lái)重新打開和修改類，捕獲不存在的方法并即時(shí)創(chuàng)建它們，通過避免重復(fù)創(chuàng)建DRY（Don’t repeat yourself）代碼等等。

Ruby常見的開源框架比如Rails、Sinatra都使用了元編程這門技術(shù)。

2. 元編程的例子

編程中的一項(xiàng)重要哲學(xué)是 DRY（不要重復(fù)自己）。多次編寫相同（或相似）的代碼不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且在將來(lái)需要進(jìn)行更改時(shí)可能會(huì)成為一個(gè)極大的困擾。在許多情況下，可以通過編寫為您編寫代碼的代碼來(lái)消除這種重復(fù)工作。

這是一個(gè)示例：考慮一個(gè)汽車制造商的應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序可以存儲(chǔ)和訪問每個(gè)模型的數(shù)據(jù)。在應(yīng)用程序中，我們有一個(gè)名為CarModel的類：

# Example 1
class CarModel
  def engine_info=(info)
    @engine_info = info
  end

  def engine_info
    @engine_info
  end

  def engine_price=(price)
    @engine_price = price
  end

  def engine_price
    @engine_price
  end

  def wheel_info=(info)
    @wheel_info = info
  end

  def wheel_info
    @wheel_info
  end

  def wheel_price=(price)
    @wheel_price = price
  end

  def wheel_price
    @wheel_price
  end

  def airbag_info=(info)
    @airbag_info = info
  end

  def airbag_info
    @airbag_info
  end

  def airbag_price=(price)
    @airbag_price = price
  end

  def airbag_price
    @airbag_price
  end

  def alarm_info=(info)
    @alarm_info = info
  end

  def alarm_info
    @alarm_info
  end

  def alarm_price=(price)
    @alarm_price = price
  end

  def alarm_price
    @alarm_price
  end

  def stereo_info=(info)
    @stereo_info = info
  end

  def stereo_info
    @stereo_info
  end

  def stereo_price=(price)
    @stereo_price = price
  end

  def stereo_price
    @stereo_price
  end
end

每個(gè)汽車模型都具有各種功能，例如“立體聲”，“警報(bào)”等。我們提供了一種獲取和設(shè)置汽車每個(gè)特征值的方法。每個(gè)功能都有信息和價(jià)格，因此對(duì)于我們添加到CarModel類中的每個(gè)新功能，我們需要定義兩個(gè)新方法：feature_info和feature_price。由于每種方法都相似，因此我們可以執(zhí)行以下操作來(lái)簡(jiǎn)化此代碼：

# Example 2
class CarModel
  FEATURES = ["engine", "wheel", "airbag", "alarm", "stereo"]

  FEATURES.each do |feature|
    define_method("#{feature}_info=") do |info|
      instance_variable_set("@#{feature}_info", info)
    end

    define_method("#{feature}_info") do
      instance_variable_get("@#{feature}_info")
    end

    define_method "feature_price=" do |price|
      instance_variable_set("@#{feature}_price", price)
    end

    define_method("#{feature}_price") do
      instance_variable_get("@#{feature}_price")
    end
  end
end

在此示例中，我們首先定義一個(gè)名為FEATURES的數(shù)組，其中包含我們希望為其添加方法的所有功能。

然后，對(duì)于每個(gè)功能，我們使用Ruby的Module＃define_method為每個(gè)功能定義四個(gè)方法。就像示例1中一樣，四種方法是獲取功能價(jià)格和信息的getter和setter方法。唯一的區(qū)別是，它們是在定義類時(shí)動(dòng)態(tài)編寫的，而不是由我們動(dòng)態(tài)編寫的。我們使用Object＃instance_variable_set()設(shè)置每個(gè)功能的實(shí)例變量的值，并使用Object＃instance_variable_get返回每個(gè)功能的實(shí)例變量的值。

# Example 3
class CarModel
  attr_accessor :engine_info, :engine_price, :wheel_info, :wheel_price, :airbag_info, :airbag_price, :alarm_info, :alarm_price, :stereo_info, :stereo_price
end

定義這樣的getter和setter方法的需求在Ruby中很常見，因此Ruby已經(jīng)擁有可以做到這一點(diǎn)的方法也就不足為奇了。只需一行代碼，即可使用Module＃attr_accessor（attr_accessor被稱為為類宏（class macro））與示例2中的功能相同。

這已經(jīng)很好了，但我們還可以更完美一點(diǎn)。

對(duì)于每個(gè)功能，我們?nèi)匀恍枰x兩個(gè)屬性（feature_info和feature_price）。

理想情況下，我們應(yīng)該能夠調(diào)用一個(gè)與示例7相同的方法，但只需列出每個(gè)功能一次即可

# Example 4
class CarModel
  # define a class macro for setting features
  def self.features(*args)
    args.each do |feature|
      attr_accessor "#{feature}_price", "#{feature}_info"
    end
  end

  # set _info and _price methods for each of these features
  features :engine, :wheel, :airbag, :alarm, :stereo
end

在此示例中，我們采用CarModel＃features的每個(gè)參數(shù)，并將它們傳遞給具有_price和_info擴(kuò)展名的attr_accessor。

盡管這種方法比示例3中的方法稍微復(fù)雜一些，但它可以確保每個(gè)功能都被視為相同，并且意味著將來(lái)添加更多屬性將更加簡(jiǎn)單。

注意事項(xiàng)：您可以使用元編程做一些非?？岬氖虑?，例如用很少的代碼行添加大量功能，需要注意的是，您一定要注意代碼的可讀性，過度的元編程會(huì)使您的代碼難以理解和調(diào)試。

這看起來(lái)是不是很高大上，讓我們開始元編程的學(xué)習(xí)吧~

3. 小結(jié)

本節(jié)我們學(xué)習(xí)了什么是元編程，并用一個(gè)實(shí)例來(lái)講解了什么是元編程的概念，下節(jié)課我們正式進(jìn)入元編程的其他知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)。