理解 Ruby Symbol，第 1 部

http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-rubysbl/

Symbol 是什么

Ruby 是一个强大的面向对象脚本语言（本文所用 Ruby 版本为1.8.6），在 Ruby 中 Symbol 表示“名字”，比如字符串的名字，标识符的名字。

创建一个 Symbol 对象的方法是在名字或者字符串前面加上冒号：

创建 symbol 对象


:foo
:test


:”abc”

:”I am a boy”


你可能会问，字符串就是字符串，干吗还有字符串的名字？这是因为在 Ruby 中字符串也是一种对象，即 String 对象。无论其结构还是操作和 Symbol 对象都是不同的。

在 Ruby 中每一个对象都有唯一的对象标识符（Object Identifier），可以通过 object_id 方法来得到一个对象的标识符。我们来看看 Symbol 对象和 String 对象的差别：

Ruby 对象标识符


irb(main):001:0> puts :foo.object_id
327458
=> nil
irb(main):002:0> puts :foo.object_id
327458
=> nil
irb(main):003:0> puts :"foo".object_id
327458
=> nil
irb(main):004:0> puts "foo".object_id
24303850
=> nil
irb(main):005:0> puts "foo".object_id
24300010
=> nil
irb(main):006:0> puts "foo".object_id
24296170
=> nil


可以看到，前三行语句中的 :foo （或者 :"foo"）都是同一个 Symbol 对象，其 object id 为327458，而后三行中的字符串”foo”都是不同的对象，其 object id 依次为24303850、24300010、24296170。

可见，每个 String 对象都是不同的，即便他们包含了相同的字符串内容；而对于 Symbol 对象，一个名字（字符串内容）唯一确定一个 Symbol 对象。

值得注意的是创建 Symbol 对象的字符串中不能含有’\0’字符，而 String 对象是可以的。

非法 Symbol 字符串


irb(main):001:0> :"fo\0o"
SyntaxError: compile error
(irb):1: symbol cannot contain '\0'
from (irb):1
irb(main):002:0> :"foo\0"
SyntaxError: compile error
(irb):2: symbol cannot contain '\0'
from (irb):2
irb(main):003:0> puts "foo\0".object_id
24305140
=> nil
irb(main):004:0> puts "fo\0o".object_id
24301000
=> nil
irb(main):005:0>


除了可以采用一般的字符串，还可以使用操作符（例如+, -, *, /），变量，常量，方法甚至类的名字来创建 Symbol 对象，例如:+就是一个合法的 Symbol 。实际上，在 Ruby 内部操作符、变量等名字本身就是作为 Symbol 处理的，例如当你定义一个实例变量时， Ruby 会自动创建一个 Symbol 对象，例如 @test 对应为 :@test 。

实例变量的 Symbol


class Test
attr_accessor :test
end


这个类定义了一个具有读写方法的实例变量 @test 。实际上 Ruby 创建了两个 Symbol ，一个是实例变量的 symbol :@test ，另一个是 :test 。那如果使用字符串对象 ”test” 作为参数呢？也可以，仍然会创建两个 symbol ，:test 和 :@test ，为什么还会创建 :test 呢？这是和Ruby的实现相关的（至少Ruby1.8.6里是这样）。

注意，类变量 @@test 和实例变量 @test 对应的 Symbol 显然是不同的。记住：名字相同，则 Symbol 相同。

名字相同， Symbol 相同


class Test
puts :Test.object_id
Test = 10
puts :Test.object_id

def Test
puts :Test.object_id
end
end

Test.new.Test


运行结果


224298
224298
224298


名字不同， Symbol 不同


class Test
puts :Test.object_id

@@test = 10
puts :@@test.object_id
def test
puts :test.object_id
@test = 10
puts :@test.object_id

end
end

t =Test.new
t.test


运行结果


224298
288068
79858
288108


第一个例子里，类名、常量名和方法名都是 Test ，因此相应的 Symbol 对象都是 :Test 。不用担心， Ruby 可以很好区分它在不同上下文中到底表示什么。当然这并不是一个好的编程风格，但对于理解 Ruby 的 Symbol 还是有帮助的： Symbol 表示一个名字，仅此而已。

Symbol 对象一旦定义将一直存在，直到程序执行退出。所有 Symbol 对象存放在 Ruby 内部的符号表中，可以通过类方法 Symbol.all_symbols 得到当前 Ruby 程序中定义的所有 Symbol 对象，该方法返回一个 Symbol 对象数组。由于 Symbol 比较多，你可以 dump 到文件中来查看。

all_symbols 方法


irb(main):001:0> Symbol.all_symbols.size
=> 4047
irb(main):002:0> Symbol.all_symbols[0..9]
=> [:@level_notifier, :ppx, :msg_dn, :version, :secs, :@user, :pos, :socketpair,
:TkENSURE, :HTTPAccepted]
irb(main):003:0> File.open("sym", "w") do |file| file.puts Symbol.all_symbols end
=> nil


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Symbol 和 String

Symbol 对象和 String 对象是完全不同的东西，对象标识符很明确的说明了这一点。除此之外，我们还可以从两种对象的方法上区分。

查看 Ruby 库参考，你会发现 String 类有非常多的方法，包括 Mixed-in 方法（Ruby中一个类通过 include 其他模块而得到的方法，实现多重继承的效果）、类方法和实例方法；而 Symbol 类只有一个类方法 all_symbols 和7个实例方法。

例如，可以通过 []= 方法改变 string 的内容，而 symbol 则不行：

[]= 方法比较


irb(main):001:0> s="test"
=> "test"
irb(main):002:0> s[0]='1'
=> "1"
irb(main):003:0> puts s
1est
=> nil
irb(main):004:0> sym=:test
=> :test
irb(main):005:0> sym[0]=1
NoMethodError: undefined method `[]=' for :test:Symbol
from (irb):5
irb(main):006:0>


虽然 Symbol 和 String 是不同的对象，但它们之间关系很密切。 Ruby 提供了方法在 Symbol和 String 之间转换。

Symbol 转化为 String

使用 to_s 或 id2name 方法将 Symbol 转化为一个 String 对象：

Symbol 到 String


irb(main):001:0> :test.id2name
=> "test"
irb(main):002:0> :test.to_s
=> "test"
irb(main):003:0> :"I am a boy".to_s
=> "I am a boy"


注意，每个 String 对象都是唯一的，因此对一个 Symbol 调用多次将产生多个 String 对象。

String 转化为 Symbol

除了在字符串前面加冒号，还可以使用 to_sym 或 intern 方法将 String 转化为 Symbol ，如果该 Symbol 已经存在，则直接返回。

String 到 Symbol


irb(main):001:0> var1 = "test".to_sym
=> :test
irb(main):002:0> var2 = "test".intern
=> :test
irb(main):003:0> var1 == var2
=> true
irb(main):004:0>


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使用 Symbol

正如前边提到的， Ruby 内部一直在使用 Symbol ，比如 Ruby 程序中的各种名字，Symbol本质上是 Ruby 符号表中的东西。使用 Symbol 处理名字可以降低 Ruby 内存消耗，提高执行速度，这点我们在下一篇文章中会看到。

那么 Symbol 对我们有什么用呢？当然也是内存。使用 String 的开销太大了，因为每一个String 都是一个对象。想想前边的例子，一个字符串每出现一次 Ruby 就会创建一个 String 对象。

通常来讲，当你面临 String 还是 Symbol 的选择时，可以参考以下标准：

* 如果使用字符串的内容，这个内容可能会变化，使用 String

* 如果使用固定的名字或者说是标识符，使用 Symbol

那么什么时候我们会用到名字呢？很多时候都会，比如枚举值、关键字（哈希表关键字、方法的参数）等等

作为哈希表的 key

哈希表是 Symbol 应用最为广泛的地方。

在ruby中，哈希和数组类似，一个哈希表是一系列 key/value 对的集合，只不过它的 key 取值范围更广泛，可以是任何对象，比如正则表达式。但通常我们都会取有意义的 key ，比如 String、Symbol 。

下面这个哈希表表示按城市分类的一些机器的集合。

一个哈希表例子


hosts{
'beijing' => 'machine1',
'shanghai' => 'machine2',
'guangzhou' => 'machine3',
'tianjin' => 'machine4',
'shenzhen' =>　'machine5'
}


如果要引用 beijing 的机器，使用 hosts['beijing'] 。但如果我们程序中要频繁引用哈希表中 value ，这样就不大好了，因为 Ruby 对每一次字符串引用都会生成一个 String 对象，累积下来这个开销是相当大的。

我们完全可以使用 Symbol ，因为对于这些 key 来讲，我们用的就是名字而已，例如下面hosts[:beijing]


使用 Symbol 作为 key


hosts　=　{
　:beijing　=>　'machine1',
　:shanghai　=>　'machine2',
　:guangzhou　=>　'machine3',
　:tianjin 　=>　'machine4',
　:shenzhen　=>　'machine5'
}


哈希参数

通常我们定义的函数的参数的个数和顺序是写死的，调用函数的时候要确保参数的个数、顺序匹配，有时候这样很不方便，使用哈希参数可以解决这个问题。

ROR 中就大量地运用这种方式，也许你已经看到了，到处都是 Symbol 和哈希。比如：

使用哈希参数的方法调用


link_to 'Show', :action => 'show', :id => product

add_column :products, :price, :decimal,
:precision => 8, :scale => 2, :default => 0


使用哈希参数的方法可以如下定义，前半部分为固定参数，后面为可变参数，或者干脆全采用哈希参数：

哈希参数


def my_method(para1, …, options={})
#your code
end

def my_method(options={})
#your code
end


如果你希望设定一些默认参数，并允许调用者更改这些参数，可以使用哈希对象的 merge! 方法

hsh.merge!( other_hash )。该方法将 other_hash 里内容加到 hsh 中，如果other_hash 与 hsh 有重复的 key ，则 key 在 other_hash 中的 value 覆盖 hsh 中对应 key 的 value 。

方法定义-使用默认参数


class Test
def my_method(opts={})
default_opts={:arg1 => 10, :arg2 => "abc"}
default_opts.merge!(opts)
default_opts.each{|key,value| puts "#{key} is #{value}"}
end
end

t = Test.new
t.my_method :arg1=>5, :arg3=>"def"


运行结果


arg1 is 5
arg2 is abc
arg3 is def


在 Rails 中，对 hash 类进行了扩展，可以使用 reverse_merge! 方法来达到上述效果。该方法在 ActiveSupport::CoreExtensions::Hash::ReverseMerge 中定义。Rails 甚至还提供了 assert_valid_keys 方法，对传递进来的哈希表的 keys 进行合法性检验。

Perl 说，条条大路通罗马。在 Ruby 中也是这样的，也许你会发现更好的应用 Symbol 和哈希的方法。

下篇文章我们将深入 Ruby 内部来看看 Symbol 的样子。


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参考资源 (resources)

* 在 Ruby 的官方网站可以得到各种 Ruby 信息：下载、文档、社区
* Ruby on Rails(ROR) 的官方网站，你可以浏览 Rails 的方方面面：API、CoreLib等
* 在 RubyForge 找到更多 Ruby 开源项目。
* 一个不错的Ruby 学习站点，有一些关于 Symbol 的内容。
* 阅读 developerWorks 上的文章“使用Ruby on Rails 快速开发Web 应用程序”
* “Programming in the Ruby language” （developerWorks） Ruby 编程简介。
* Programming Ruby: The Pragmatic Programmer's Guide 的在线版本。


关于作者



田强，任职于 IBM 中国软件开发中心 Tivoli 部门，喜欢开源和 Linux