理解 Ruby Symbol

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

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。