Ruby の特徴（まとめと補足）

これまで（第３回まで）に見てきたプログラム例から、以下のような、 Rubyの特徴（或いは、RubyやPythonを契機に広まった、最近のプログラミングスタイルの 特徴と考えてもいい）を、理解していこう。

関数が主役

• 従来のプログラミングは、逐次（Sequencial の訳語）モデル。
  • ソースコードの上から下へと順々に実行して行く。
  • 同じ行の中では左から右へ、
  • 横書きの文章を読む時と共通の時間の進行のイメージだった。
• Rubyでは関数が大きな役割を果たす。
• 関数呼び出しにおいて、Ruby(を含む殆どのプログラミング言語）では、 引数の値がすべて確定してから、関数呼び出しが行われる。
  • 右図のように呼び出した時は、括弧の中から順に評価（計算）が行われる。
  • 結果的に、右から左へと進む時間の流れができる。
• 関数型言語の場合、文や式を「実行」する、という言い方でなく、 　「評価する」という言い方が用いられることが多く、 その式の「値」を知る（その先の処理のために利用するため）ことが重要だと考える。
  • そのときにプログラムの内部や外部に対して何かの変化が起きることもあるが、 それを「副作用」と呼ぶこともある。
  

自由度が高い

これは長所でもあり短所でもある、と言えるだろう。

• 書く人にとっては、自分の好みに応じた様々なスタイルが使える。
• （初学者は他人のコードを読むことからプログラミングを学ぶが）読むにあたって、 様々な書き方を了解した上で読み解いていく必要があり、その分のコストが高い。
  • という難点はあるが、その苦労がいずれ武器になると考えて辛抱して 解読を試みていこう。

1. 関数の引数

   • 括弧で囲んでも囲まなくてもいい

   • 引数のない関数呼び出しは、空の括弧 () を後置してもいいしなくてもいい。

   • だとすると、関数（の呼出し）と変数（の参照）が文法的に識別できないことになる。

   • 実際、

     gets=10

     としたあと、

     gets

     と呼ぶと、関数 gets が呼ばれず、変数 getsに代入してある値 10 が返される。

   • 関数名と同じ名前の変数があるときに参照された時は、変数名が優先される。

   • この時に関数呼び出しを行うためには、明示的に空括弧を後置して

     gets()

     と呼ぶ必要がある。

2. 値の受渡し：以下の２つの方法を組み合わせて使う。
   （実際にはこれに「メソッドチェーン」と呼ぶ流れが加わりさらに複雑化するが詳細はいずれあらためて）

   • 変数経由

   • 関数のネスティング（関数の値を次の段の関数に引数として渡す）

     x=gets
     puts(x)

     と、

     puts(gets())

     の意味が同じ。

3. 真理値の扱い：

   • 静的型付言語の多くは Bool型、Boolean型といった真理値を表すデータ型を持っている。

   • Rubyにも true, false といった、その型に似せた特殊なデータはあるが、 その専用のデータを使わなくても条件判定（while, if などで使う条件式）はできる。

   • Rubyでは false と nil だけが 真理値でいう「偽」に相当する値で、 それ以外の値はすべて（条件式の中では）「真」だと扱われる。

   • C言語で、数値の 0 だけが 「偽」を表していたのと感覚的には似ているかも知れない。

     • ただし Rubyでは 数値の 0 も「真」。

• そのため、下のような書き方ができる。

  while gets do ...
  while(gets) do ...
  # 条件式に真理値を明示的に返す書き方をする必要があるなら下のようになる
  while(gets!=nil)  ♯ 注）下の 5.2. を利用した書き方
  while((line=gets())!=nil) ...♯ 注）下の 5.1 を利用した書き方

  こうした特性を使わずにこの読み込みループを書くとしたらどうなるか、 イメージしてみて下さい（かなり複雑です）。

4. 繰り返しの記法が２パターン
   • 現代プログラミング言語に影響を与えている（例えばJavaScript）
   1. 構文による（for, while など；右図の上半分）
      
   2. メソッドとして： 前述の Integer#times もループの記法だし、 List, Array, Range などの（Enumerableモジュールを継承した者が多い）クラスの メソッド（その代表が .each）による繰り返しがよく使われる。
5. その他、コンパクトな書き方を支援する工夫
   1. 代入式（演算子 ’=’）が値を持つ
   2. 特殊な変数（の１つとして）$_

オブジェクト指向

（まずは歴史的に眺めてみる）

• 元来、ソフトウェアのソースコードは、
  • プログラムとしての要素（動作）と、
  • そのプログラムが扱う（変換したり受渡しをしたり）対象（データ）から構成されてきた。
• プログラムは、
  • 全体を大きな１つの流れとして扱うのではなく （これだと複雑すぎて人間の思考能力の範囲を超えてしまう）、
  • 多数の機能的なかたまり（サブルーチンと呼んだり関数と呼んだりされた）に分割し、
  • その関数（的なもの）の組み合わせとして構築されるようになった。
• 一方のデータについても、
  • 単純なデータの並びではなく、
  • 機能的なかたまり、として構成していく動きがあった。
  • これをオブジェクトと呼ぶようになっていった。
• オブジェクトは、似た性質のものを一括りにして、コードの記述量を減らす試みが行われた。
  • 似たもの同士をまとめるために「クラス」の概念が生まれた。
• さらに、関数の機能を整理するよう、関数がクラスに紐づけ（関連づけ）されるようになった。
  • クラスに紐づけされた関数は「メソッド」という呼び方がされている。
• 似たものを系統的に整理できるように、クラスは階層構造（木構造）で分類される。
  • 共通性の高い性質はより一般化されたクラス（木構造では上位の階層）に記述される。
  • 下位のクラスは上位の性質を「継承」すると考えられる。

プログラミング言語では

• クラスとインスタンス：

  • クラスはオブジェクトの「性質」のこと。
    • 「設計図」だと考えてもいい
    • プログラミングの便宜上、その共通の性質の集まりに名前（クラス名）をつけている。
  • その設計図に基づいて「生成」されたオブジェクト（実体）を「インスタンス」と呼ぶ。
    • その結果、１つのクラスに属するインスタンスが、１つのプログラムの実行中に 複数個（時には何十個何百個あるいはそれ以上）作られることもある。

• Rubyでは下図のようなクラス階層が形成されている。

  • システムの実現の都合上、BasicObjectが最も上位に置かれているが、
  • 普通のプログラマの視点からは Object が最上位のクラス（ルートクラス）だと考えていい。
  • リファレンスマニュアルの「組込みライブラリ」のページでは右図のように 階層構造を意識した字下げ（微妙なのでわかりづらいが）が行われている。

• オブジェクト指向言語では、同じ名前（演算子として見えるものについては、同じ記号）でも対象となるオブジェクト（の属するクラス）が違うと、 違った意味のメソッド/関数/演算子 になることがある。

  Object
    :
    :
    Numeric
      Integer
      Float
      :
    :
    String
    :
  

  • これを「ポリモルフィズム」と呼ぶ。
  • 例えば 式 1+1 は、
    • 記号（演算子 あるいは メソッド）+ の左にある被演算子 1が整数（Integer）なので、
    • Integer#+ (Integerクラスのメソッド + を意味する）が呼ばれ、
    • 整数と、もう１つの数を算術加算する、という意味になる。
    • 詳しくはリファレンスマニュアルの該当箇所を確認されたい。
  • それに対し、式 ”abc"+"def" は、
    • String#+ （Stringクラスのメソッド +）が呼ばれ、
    • 文字列の連結が行われる。