6.3 实例变量、类变量、类方法

学习编程的过程，就是深化理解变量的过程。在面向对象编程中也不例外，这一节，我们继续深化理解变量。
先把 Ruby 放在一边，从编程语言的视角来探讨变量。
如果一个变量，第一次赋值后，就不再允许改变变量值，这样的变量称之为常变量，简称常量。就像数学分析中的常函数，y = 3 是一个平行于 x 轴，并且函数值总是为 3 的函数。常量名用大写字母开头。
如果一个变量，在其作用域上的每一个执行点，都可以改变变量值，这样的变量称之为可变量，简称变量。
如果一个变量，其作用域遍及在程序的任何位置，这样的变量称之为全局变量；与之相对，作用域仅限于在程序的某一单元的变量，称之为局部变量。
面向对象的编程，以类为单元模块。类是设计蓝图，具体的事物是实例对象。前面 5.3 节说到：“变量名，变量值，变量类型，变量的作用域，是我们学习命令式语言不可回避的几个要素”。对于面向过程的命令式语言，这四个要素已经够了；对于面向对象的命令式语言，还要加上变量的第五个要素——共享性。
如果一个变量，只能被某个实例对象使用，这样的变量称之为实例变量；如果一个变量，能被某个类的所有实例对象共享，这样的变量称之为类变量。
回到 Ruby 。常量可以定义在类和模块中，不能定义在方法中。如果在外部访问类或模块中的常量，要使用域作用符:: 。
全局变量用$ 开头。
实例变量，变量名用@ 开头；类变量，变量名用@@ 开头。
Ruby中所说的局部变量，可以是存在于类中、方法中、模块中、一个循环中、一个过程对象中。局部变量名用小写字母开头。
在4.3节，我们使用的@name（姓名）、@age（年龄）、@motherland（国籍），都是实例变量，被每个实例独享。程序 E4.3-1.rb 中，实例 p1与实例 p2的姓名不一样，年龄也不一样。
如果我们希望一类事物共享某个变量，比如：在 4.4节 Student 类中，需要有一个变量来代表班级人数，实例 p3与实例 p4假使在一个班级里，班级人数这个属性应该是相同的，当然，随着 Student 类的实例不断生成，班级人数也要不断增加，如何解决呢？
类变量能够很好地实现这个需求，看程序 E6.3-1.rb：

#E6.3-1.rb 
class StudentClass 
  @@count=0

  def initialize( name )
    @name = name
    @@count+=1
  end   
 
  def talk
    puts "I am #@name, This class have #@@count students."
  end  
end

p1=StudentClass.new("Student 1 ")
p2=StudentClass.new("Student 2 ")
p3=StudentClass.new("Student 3 ")
p4=StudentClass.new("Student 4 ")
p3.talk         # =>  I am Student 3 , This class have 4 students.
p4.talk         # =>  I am Student 4 , This class have 4 students.

与全局变量和实例变量不同，类变量在使用前必须要初始化；全局变量和实例变量如果没有初始化，其值为 nil 。
如果教务主任想知道某个班级现在有多少人数，不需要到这个班级去问学生，应该可以通过其它途径来获取信息。这里要用到类方法——不依赖于任何特定实例对象的方法。类方法与实例方法的定义方式不同，定义类方法要在方法名前加上类名和一个点号“.”。看程序 E6.3-2.rb：

#E6.3-2.rb  
class StudentClass 
  @@count=0  

  def initialize
    @@count+=1
  end    

  def  StudentClass.student_count
    puts "This class have #@@count students."
  end  
end

p1=StudentClass.new
p2=StudentClass.new
StudentClass.student_count   # =>  This class have 2 students.

p3=StudentClass.new
p4=StudentClass.new
StudentClass.student_count   # =>  This class have 4 students.

调用一个类方法，与定义类方法一样，要在方法名前加上类名和一个点号“.”。类方法提供了一个途径，在类的外部访问类变量，无须通过类的实例方法。
类变量，类方法在 Java 里与之相对应的是 static变量，static方法。
在Java里，你写一个类，是在画设计图纸，当你 new 的时候，才生成一个实例对象。Ruby语言中，一切都是对象，单个实例（具体事物）是对象，类（蓝图）也是对象。你拿着设计图纸可以生产出很多汽车，而设计图纸对于纸来说，只是纸这类事物的一个具体实例。 Ruby里，有元类的概念，通过关键字self 与类方法的灵活使用，程序代码可以产生很多变化，这里不再展开叙述。可以思考用类方法来实现《设计模式》一书中的单子模式。


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