Ruby 的元编程

如果您使用了一段时间 Ruby，那么到目前为止，您可能已经听到很多次“元编程”这个词了。在元编程的章节中，我会由浅入深带大家了解 Ruby 的元编程。

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1. 什么是元编程

元编程是计算机程序的编写，这些计算机程序将其他程序（或它们本身）作为数据写入或操作，或者在编译时完成部分工作，而这些工作原本可以在运行时完成。

在许多情况下，这使程序员可以在与手动编写所有代码相同的时间内完成更多工作，或者为程序提供更大的灵活性，以有效地处理新情况而无需重新编译。

或者，更简单地说：元编程是编写在运行时编写代码的代码，以使您的编程更轻松。

这听上去是不是很疯狂？

简而言之，您可以使用元编程来重新打开和修改类，捕获不存在的方法并即时创建它们，通过避免重复创建DRY（Don’t repeat yourself）代码等等。

Ruby常见的开源框架比如Rails、Sinatra都使用了元编程这门技术。

2. 元编程的例子

编程中的一项重要哲学是 DRY（不要重复自己）。多次编写相同（或相似）的代码不仅浪费时间，而且在将来需要进行更改时可能会成为一个极大的困扰。在许多情况下，可以通过编写为您编写代码的代码来消除这种重复工作。

这是一个示例：考虑一个汽车制造商的应用程序，该应用程序可以存储和访问每个模型的数据。在应用程序中，我们有一个名为CarModel的类：

# 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

每个汽车模型都具有各种功能，例如“立体声”，“警报”等。我们提供了一种获取和设置汽车每个特征值的方法。每个功能都有信息和价格，因此对于我们添加到CarModel类中的每个新功能，我们需要定义两个新方法：feature_info和feature_price。由于每种方法都相似，因此我们可以执行以下操作来简化此代码：

# 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，我们首先定义一个名为FEATURES的数组，其中包含我们希望为其添加方法的所有功能。

然后，对于每个功能，我们使用Ruby的Module＃define_method为每个功能定义四个方法。就像示例1中一样，四种方法是获取功能价格和信息的getter和setter方法。唯一的区别是，它们是在定义类时动态编写的，而不是由我们动态编写的。我们使用Object＃instance_variable_set()设置每个功能的实例变量的值，并使用Object＃instance_variable_get返回每个功能的实例变量的值。

# 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

定义这样的getter和setter方法的需求在Ruby中很常见，因此Ruby已经拥有可以做到这一点的方法也就不足为奇了。只需一行代码，即可使用Module＃attr_accessor（attr_accessor被称为为类宏（class macro））与示例2中的功能相同。

这已经很好了，但我们还可以更完美一点。

对于每个功能，我们仍然需要定义两个属性（feature_info和feature_price）。

理想情况下，我们应该能够调用一个与示例7相同的方法，但只需列出每个功能一次即可

# 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，我们采用CarModel＃features的每个参数，并将它们传递给具有_price和_info扩展名的attr_accessor。

尽管这种方法比示例3中的方法稍微复杂一些，但它可以确保每个功能都被视为相同，并且意味着将来添加更多属性将更加简单。

注意事项：您可以使用元编程做一些非常酷的事情，例如用很少的代码行添加大量功能，需要注意的是，您一定要注意代码的可读性，过度的元编程会使您的代码难以理解和调试。

这看起来是不是很高大上，让我们开始元编程的学习吧~

3. 小结

本节我们学习了什么是元编程，并用一个实例来讲解了什么是元编程的概念，下节课我们正式进入元编程的其他知识点学习。