类与对象

开篇故事

面向对象编程的核心思想是：程序是由交互的对象组成的。对象有自己的数据（状态）和行为（方法）。在 Ruby 中，几乎所有东西都是对象——数字、字符串、甚至类本身。本章带你理解 Ruby 的类系统。

本章适合谁

如果你想用对象组织代码、设计可复用的组件、或理解 Rails 等框架中的模型系统，本章是必经之路。

你会学到什么

initialize 构造函数
attr_reader / attr_writer / attr_accessor
类方法与实例方法
继承与 is_a? 检查
单例类概念

前置要求

方法定义与调用 — 方法基础

第一个例子

# 运行: hello basic classes

# 等价的类定义
class Person
  attr_reader :name, :age
  attr_accessor :email

  def initialize(name, age)
    @name = name
    @age = age
  end

  def greet
    "我叫 #{@name}，今年 #{@age} 岁。"
  end
end

person = Person.new("Alice", 30)
person.email = "alice@example.com"
puts person.greet  # 我叫 Alice，今年 30 岁。

Ruby 的 Person.new 做了什么：new 类方法先分配内存，然后调用 initialize。你通常只重写 initialize，而不是 new。

initialize 构造函数

class Person
  def initialize(name, age)
    @name = name    # 实例变量
    @age = age
  end
end

person = Person.new("Alice", 30)

initialize 是实例方法（私有），不能直接调用。它只在 ClassName.new 时被自动调用。

attr_* 属性声明

Ruby 提供三个快捷方法来生成 getter/setter：

class Person
  attr_reader :name, :age        # 只读：def name; @name; end
  attr_writer :email             # 只写：def email=(v); @email = v; end
  attr_accessor :phone           # 读写：两者都有
end

person = Person.new
person.phone = "138-1234-5678"   # writer
puts person.phone                # reader

宏	生成方法	用途
`attr_reader`	`def name; @name; end`	只读属性
`attr_writer`	`def name=(v); @name = v; end`	只写属性
`attr_accessor`	两者都生成	读写属性

为什么不推荐全用 attr_accessor：只读属性更安全。让数据只能通过受控的方法修改，避免意外篡改。

类方法与实例方法

class Counter
  @@count = 0  # 类变量

  # 类方法 — 用 def self.method_name
  def self.increment
    @@count += 1
  end

  def self.count
    @@count
  end

  # 实例方法 — 普通 def
  def initialize
    self.class.increment
  end
end

Counter.increment
Counter.increment
puts "计数器: #{Counter.count}"  # 2

调用方式：

类方法：ClassName.method_name
实例方法：instance.method_name

self 关键字

self 指向当前对象：

# 在类方法中，self = 类本身
class Foo
  def self.bar
    puts self  # Foo
  end
end

# 在实例方法中，self = 当前实例
class Foo
  def bar
    puts self  # #<Foo:0x0000...>
  end
end

单例类：每个 Ruby 对象都有一个隐藏的单例类，存放它独有的方法。

obj = "hello"
class << obj
  def shouted
    upcase
  end
end
puts obj.shouted  # "HELLO"
# 另一个字符串没有这个方法

继承

class Animal
  def speak
    "..."
  end
end

class Dog < Animal
  def speak
    "汪！"
  end
end

class Cat < Animal
  def speak
    "喵！"
  end
end

dog = Dog.new
cat = Cat.new
puts dog.speak  # 汪！
puts cat.speak  # 喵！
puts dog.is_a?(Animal)   # true
puts Dog < Animal        # true（Dog 继承自 Animal）

Ruby 只有单继承：一个类只能有一个直接父类。多行为通过模块（Mixin）实现。

常见错误

错误 1：在 initialize 中使用 return

class Person
  def initialize(name)
    @name = name
    return "some value"  # ❌ initialize 的返回值被忽略
  end
end

initialize 的返回值总是被忽略，new 返回的是对象实例本身。

错误 2：类方法中用 self 却当成实例

class Counter
  def self.increment
    @count = 10  # ❌ @count 是类实例变量，不是类变量
                 # 类实例变量存在 Counter 对象上
  end

  def self.count
    @count  # 可以访问
  end
end

错误 3：忘记 super

class Dog < Animal
  def initialize(name)
    # @name = name  # ❌ 如果父类 initialize 做了其他事会被跳过
    super(name)    # ✅ 调用父类 initialize
  end
end

动手练习

练习 1：设计银行账户

# 设计 Account 类：
# - 实例变量: owner (只读), balance (只写)
# - 类变量: @@total_accounts
# - 类方法: total_accounts
# - 实例方法: deposit(amount), withdraw(amount)
# - initialize(owner, initial_balance)

参考答案

class Account
  @@total_accounts = 0

  attr_reader :owner
  attr_writer :balance

  def self.total_accounts
    @@total_accounts
  end

  def initialize(owner, initial_balance = 0)
    @owner = owner
    @balance = initial_balance
    @@total_accounts += 1
  end

  def deposit(amount)
    @balance += amount
  end

  def withdraw(amount)
    @balance -= amount
  end
end

练习 2：类继承链

# 创建 Animal → Dog → ServiceDog 三层继承
# ServiceDog 添加 work 方法

参考答案

class Animal
  def speak; "..."; end
end

class Dog < Animal
  def speak; "汪！"; end
end

class ServiceDog < Dog
  def speak; "汪！我是导盲犬。"; end
  def work; "正在引导主人..."; end
end

故障排查 (FAQ)

Q: attr_accessor 和手动写 getter/setter 有什么区别？

A: 功能完全一样。attr_accessor :name 是语法糖，等价于：

def name; @name; end
def name=(v); @name = v; end

如果 getter/setter 中有额外逻辑（如验证、转换），需要手动写方法。

Q: 类变量 @@ 和类实例变量 @ 有什么区别？

A: @@ 在继承链中共享；@（定义在 class << self 块内或 def self.method 中）是类对象自己的实例变量，不共享。推荐使用类实例变量。

Q: Ruby 有构造函数重载吗？

A: 没有（方法名不支持重载）。解决方法：使用关键字参数、工厂方法 Class.from_json(str) 或默认参数。

小结

核心要点：

initialize 是私有构造函数：通过 Class.new 调用，返回值被忽略
attr_reader/writer/accessor 是语法糖：按需选择，保持封装性
def self.method 定义类方法：通过 ClassName.method 调用
继承用 <：单继承，多行为用模块
self 指向当前上下文：类方法中是类，实例方法中是对象
is_a? 和 < 检查继承关系：做类型判断时很有用

术语：

Class（类）：对象的模板
Instance（实例）：通过类创建的对象
Constructor（构造函数）：initialize 方法
Accessor（访问器）：读写内部状态的方法
Singleton Class（单例类）：每个对象独有的匿名类

继续学习

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Hello Ruby