第4章 对象、变量和常量

来源、版次与运行边界

“第4章 对象、变量和常量”以作者维护的第 5 版支持页核定 2016 年 3 月 12 日首刷、两位作者、松本行弘监修以及四部分 23 章目录；逐章程序清单、练习答案和勘误只作为公开支持材料，不被冒充为原书全文。

对“第4章 对象、变量和常量”而言，中文解释、示例、交互、练习和答案均为独立教学重写；站内中文章名是与官方 23 章顺序对应的课程映射，不宣称是日文小节的逐字翻译，也不从公开程序清单复制整段实现。

“第4章 对象、变量和常量”固定在 Ruby 2.3 语境；Ruby 2.3.0 官方文档与稳定版发布说明用于核对当时可用的语言和标准库行为。现代 Ruby 的差异只能另列迁移说明，不能静默改变本页示例的版本结论。

围绕“怎样证明变量名、对象身份、作用域与常量查找没有被混为一谈？”，本页验收“第4章 对象、变量和常量的输入样本、接收者与方法、关键状态前后值、正常与失败输出、异常或退出状态，以及复位后的再次运行记录。”。先预测正常轨迹，再只注入“把赋值理解为深复制，修改别名后仍期待原对象不变”；若无法定位第一处状态分岔，就拒绝当前解释。

从“变量装着值”这个误解开始

在Ruby里，变量更像贴在对象引用上的名字，而不是内嵌对象的盒子。执行copy = original不会自动复制String、Array或自定义对象；两个名字可能指向同一object，任何原地修改都能从两边观察到。是理解参数传递、容器元素与缓存副作用的起点。

先预测：a = "ruby"; b = a; b.upcase!之后a是什么？它也看到"RUBY"；若写b = b.upcase，则b改指向新String，a仍指向原对象。前者是mutation，后者包含新对象与rebinding。

对象

对象具有identity、可观察state和class，并通过method响应消息。object_id可辅助一次进程内的identity实验，equal?判断是否同一对象；==由class定义value equality；eql?与hash共同影响Hash key。要求调用者根据用途选方法。

first = "ruby"
same = first
equal_value = "ruby"
 
p first.equal?(same)        # true
p first.equal?(equal_value) # false
p first == equal_value      # true
p first.eql?(equal_value)   # true for these Strings

freeze阻止某些对象的后续修改，但不是递归deep freeze：冻结Array不会自动冻结内部String。把可变对象当Hash key后再改变参与hash/eql?的state，会让lookup失效；key应使用稳定immutable value，或在修改后谨慎rehash。对象边界不只看能否调用方法，还要看谁拥有mutation权。

类

Class描述实例如何构造以及method lookup从何开始。value.class返回Class对象，Class本身也是class；is_a?沿ancestor chain判断实例是否属于某class/module，通常比精确比较value.class == Expected更支持subclass与mixin。

class Counter
  def initialize(start)
    @value = start
  end
 
  def increment
    @value += 1
  end
end
 
counter = Counter.new(10)
p counter.increment
p Counter.ancestors

Ruby方法调用依赖行为而非必须先通过class检查。若对象只需响应each或write，直接依赖这个protocol并在边界测试；过度使用is_a?常把开放的message model收窄成硬编码type switch。第8章会展开继承、module、mixin和duck typing。

变量：名字前缀说明owner

Ruby没有变量类型声明，但变量类别通过名字形态决定。比“前缀记忆表”更重要。

局部变量如total由lexical scope决定；parser看到赋值后才把名字识别为local，否则无receiver调用total可能被解析为method call。Instance variable如@total属于某个object，未初始化读取通常得到nil。Class variable如@@total在inheritance hierarchy共享，容易让一个subclass影响另一个。Global variable如$total全进程可见，是隐藏依赖。

局部变量、实例变量、类变量与全局变量

局部变量适合一次method/block activation内的中间状态；instance variable保存object长期state，应只通过维持不变量的方法修改。Class variable应谨慎使用：如果目标是“每个class自己拥有一个值”，更常用class object的instance variable @count，避免ancestor共享规则。Global state优先封装进显式object并注入调用者。

class Sequence
  @created = 0
 
  class << self
    attr_reader :created
 
    def build
      @created += 1
      new(@created)
    end
  end
 
  def initialize(number)
    @number = number
  end
end

这里Sequence作为object拥有@created，每个instance拥有自己的@number。相同拼写的instance variable附着在不同receiver上，不共享。并发访问@created += 1仍需要同步；选择class-instance variable只解决owner，不自动保证atomicity。

常量

以大写字母开头的名字通常是constant，按lexical nesting与ancestor规则解析。Constant assignment后重新赋值会warning，但Ruby并不因此冻结引用对象：OPTIONS = []后仍可OPTIONS << :fast。要求需要immutable data时显式freeze并处理nested对象。

Constant适合class/module、不会改变的configuration schema和真正固定值；runtime可变配置不应伪装成constant。Namespace使用module/class嵌套，引用外层constant时明确Outer::NAME。Autoload与framework loader可能增加解析规则，核心Ruby实验先用普通require固定来源。

保留字

class、module、def、if、unless、case、while、do、end、begin、rescue、ensure、yield、self、nil、true和false等是parser保留字，不能作为普通local/method定义名称。保留字与内置method不同：puts可被重新定义或以receiver限定，if属于grammar。

Dynamic Hash key或外部字段可包含"class"，但转成keyword、method或constant前必须有mapping。代码生成器要先处理keyword collision，不能只做字符替换。静态syntax check能发现grammar冲突，却不能证明生成的API语义合理。

多重赋值

多重赋值先求值右侧，再把结果分配给左侧目标，因此可安全交换变量。解释了swap、解构和方法多返回值。

left = "L"
right = "R"
left, right = right, left
 
head, *middle, tail = [10, 20, 30, 40]
p left: left, right: right
p head: head, middle: middle, tail: tail

左侧位置多于值时用nil补齐；值多于无splat的目标时多余值被丢弃。这个便利会掩盖input shape变化，外部data应先检查length/schema，再解构。Splat总是收集Array；只有一个目标但希望拆开Array时，需要逗号或splat表达解构意图。

交换变量的值

a, b = b, a不会让第二个assignment读到已修改的a，因为右侧在分配前完成。若右侧method有side effect，仍按从左到右求值；不要把复杂I/O和状态修改藏进一个看似简单的swap表达式。

获取数组的元素

first, second = values取前两项；first, *rest保留剩余项；first, = values只取第一项；nested pattern可拆嵌套Array。解构返回的是元素引用，不是deep copy，修改nested mutable元素仍可能影响原数组。

正式节点与章专属证据

• 对象 ：第 1 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 类 ：第 2 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 局部变量、实例变量、类变量与全局变量 ：第 3 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 常量 ：第 4 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 保留字 ：第 5 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 多重赋值 ：第 6 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 交换变量的值 ：第 7 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。
• 获取数组的元素 ：第 8 个正式节点要能回到“每次读取都能指出名字所属作用域、当前对象和允许的重新绑定规则。”，并说明故障发生前后的第一处差异。

本章回顾：先找对象，再找名字owner

1. Assignment复制reference；mutation、rebinding与copy是不同操作，identity/value/hash equality也不同。
2. Class规定实例构造与method lookup，但Ruby接口常依赖可响应的行为而非精确class。
3. Local、instance、class和global变量扩大不同scope；优先选择最窄owner并显式注入共享依赖。
4. Constant约束名称绑定意图，不自动冻结对象；保留字属于grammar而非普通内置method。
5. Multiple assignment先求值右侧再分配，便于swap与destructure，也可能静默补nil或丢多余值。

练习与答案

名词解释