[RubyHackingGuide]统一处理对象之VALUE

VALUE是Ruby的C实现中用来"指向/引用/代表"所有Ruby对象的"指针"的统一的类型

通过统一类型,可以获得类似"多态"的好处,ruby实现起来就更为简洁(代码方面).
然后, 同样是出于实现的考虑(性能方面), VALUE并不全是指针:
   1. 小的整数
   2. 符号
   3. true
   4. false
   5. nil
   6. Qundef
以上六位就是所谓的"内嵌对象"(VALUE并不是内存地址,其代表的对象是内嵌在VALUE的数值中).

小整数的内嵌规则是:

#define INT2FIX(i) ((VALUE)(((long)(i))<<1 | FIXNUM_FLAG))  
#define FIXNUM_FLAG 0x01 

数值乘以2再加1(奇数).

符号的内嵌规则是:

#define SYMBOL_FLAG 0x0e  
#define ID2SYM(x) ((VALUE)(((long)(x))<<8|SYMBOL_FLAG)) 

数值乘以256再加14(不能被4整除的偶数)
看到这里,大家可能会疑惑,小整数的数值是本身,但符号(Symbol)的数值又是什么呢?
简单来说,每个ruby进程中维护了一个字符串和数值一一对应的hash表,
因此就可以使用数值来代表(Identify)字符串所表示的"名字", 减少了内存和字符串比较的开销.

static NODE*  
search_method(klass, id, origin)  
      VALUE klass, *origin;  
      ID id;  
{  
      NODE *body;  
  
      if (!klass) return 0;  
      while (!st_lookup(RCLASS(klass)->m_tbl, id, &body)) {  
          klass = RCLASS(klass)->super;  
          if (!klass) return 0;  
      }  
  
      if (origin) *origin = klass;  
      return body;  
}  

例如这个search_method就是在klass类中搜索名称的ID为id的方法, 并将方法的"出处"(定义方法的类)保存在orgin中.
Ruby为"数值"的"特殊使用"(用做'名字'的ID)单独创建了一个类型:符号(Symbol).

3-6的内嵌规则是:

#define Qfalse 0        /* Ruby's false */  
#define Qtrue  2        /* Ruby's true */  
#define Qnil   4        /* Ruby's nil */ 
#define Qundef 6        /* undefined value for placeholder */  

除了内嵌对象外, VALUE的值便是Ruby对象对应的C结构体的内存地址.
C结构体的内存通常不是从第一个块(0-?)开始分配的,因此不会和Qfalse,Qnil冲突.
且所有Ruby对象的C结构体的共同特征是,其内存地址一定是4的倍数(还记得C中Struct对齐么?).
因此,仅凭VALUE的数值就可以区分它是小整数,符号,Q值,还是内存地址(有例外!).

switch (TYPE(obj)) {  
      /* (A) */  
        case T_OBJECT:  
        case T_CLASS:  
        case T_MODULE:  
          if (ROBJECT(obj)->iv_tbl &&  
                  st_lookup(ROBJECT(obj)->iv_tbl, id, &val))  
              return val;  
          break;  
      /* (B) */  
        default:  
          if (FL_TEST(obj, FL_EXIVAR) || rb_special_const_p(obj))  
              return generic_ivar_get(obj, id);  
          break;  
      } 

看到代码中的TYPE宏么, 就是根据VALUE的数值返回obj可能指向的结构体的类型.
例如,一个RString类型的结构体实例的TYPE就是T_STRING. 那么TYPE(2)会返回T_FIXNUM么?
错! 应返回T_TRUE?(如果有...), 而TYPE(3)则返回T_FIXNUM.

TYPE宏可以区分内嵌对象和对象,那么,它是如何区分不同的对象的呢?此时,VALUE的值都是内存地址, 不同的是它所指向的结构体.正如你想的那样, TYPE宏在运行时区分结构体类型的能力正是来源于结构体本身,换句话说,结构体存储了自身的类型信息.关于这些结构体，详见 Ruby的对象类.