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http://d.hatena.ne.jp/m-hiyama/20080109/1199863428
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http://d.hatena.ne.jp/sumim/20080109/p2
うーん、タイトルでスルーしてたけどさすが面白い。誰か Rubyist が既に書いているかな？という気がしますけど。まあいいか。以下は少しだけ調べながら書きましたが、カンチガイなどにより嘘や不正確な情報が混じっている可能性があります。
まず Ruby は Smalltalk に影響を受けた(とされる)オブジェクトシステムを使っています。ということで、 Object という識別子はクラスという概念を指すと同時に「Objectクラスオブジェクト」も指します。ややこしいことに Ruby にも Object.class という表現は存在するのですが、それは「Objectクラスオブジェクト」ではありません。「Object クラスオブジェクト」に対して class メソッドを呼び出しているので、「Object クラスオブジェクト」のクラス、つまり Class が返されます。
また、 Ruby は実にミもフタもない構造を取っています。
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どうでしょう、納得できましたか？ 僕は納得できないですね（オイオイ）。Class.classというクラスオブジェクトの扱いが不徹底で気持ち悪いんです。
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クラスオブジェクトClass.classは、クラス・プレーンにあるクラスClassのレイフィケーション・イメージでした。が、Classというクラスがクラス・プレーンに在るのはおかしいのですよ。
それを「おかしくない」と強弁してしまう(笑)のが Ruby です。 Class オブジェクトのクラスは Class 自身になっています。違和感の残る人もいるかもしれませんが、図としてはすっきりしている……と、ぼくは思います。
ところで、 Ruby では Object クラスの基底クラスって何でしょうか？ じつは 1.9.0 からは BasicObject という新しいオブジェクトができました。 Object じたいはけっこう多機能なので、そういう余計なものを削ぎ落とした「空っぽにちかいオブジェクト」が BasicObject です。また BasicObject の基底クラスは定義されません(BasicOjbect.superclass は nil が返されます)。ということで、以上をまとめて図に書くと、次のような感じ。なお、 1.8.x を使ってる常識的な皆さんには BasicObject は存在しないのでその辺を削除してください。
さて、 Ruby で面白いのは「モジュール(Module)」です。 Ruby のモジュールは、乱暴な言い方をすると Java のインタフェースのようなものです(詳しい説明は逆引きRubyとかを読んでください……)。 Java ではインタフェースを実装する(implements)という宣言がありますが、 Ruby にも include という似たような表現があります。
class String
include Comparable
end
こんな風に書くと、 String のインスタンスではモジュールの提供するメソッドが使えたりします。
面白いのは Ruby では個々のモジュールもまたオブジェクトだということです。つまり上で書いた Comparable というのは「モジュールオブジェクト」なのです。そしてモジュールオブジェクトは「Moduleクラス」のインスタンスとなっています。誤解しないでほしいのですが「Moduleクラスオブジェクト」じたいはモジュールではありません。あくまでも「Module」は「モジュールオブジェクトのためのテンプレート」となるクラスだからです。
ところでモジュールはクラスとすごくよく似た概念で、メソッドなんかがふつうに定義できます。実際、 Ruby レベルではモジュールとクラスではほとんど同じことができます。ただしモジュールはインスタンスを作ることができず、上のように特定のクラスに差し込まれることで定義したメソッドを使うのが普通です。ようするにモジュールとは「クラスからインスタンスを作る機能を取り除いたもの」だと考えることができます。
そこで、 Ruby では発想を逆にして「ClassはModuleを拡張してインスタンスを作る機能を付け加えたものだ」と考えます。すると、 Class は Module を派生させてできたものだ、と考えられそうですね。実際、 Ruby ではそうなっています。ちょっとややこしいですが、
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Class クラスオブジェクトは Class クラスのインスタンス
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Module クラスオブジェクトも、ほかのクラスオブジェクトと同じく Class クラスのインスタンス
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Class クラスの基底クラスはModuleクラス
……ということです。また(おそらく便宜上)、 Module クラスの基底クラスは Object とされています。図にかくとこんな感じでしょうか。
さあこんがらがってきました。なお、個々のモジュールは(クラスではないので)基底クラスという概念がありません。したがって基底クラスの矢印もありません。
さて、「Stringクラスに Comparable モジュールを差し込む」というのはどういうことでしょうか。これは「モジュールオブジェクトがクラス継承に割り込む」という意味に解釈できます。以上をまとめて図に描いてみると、こんな感じでしょうか。
String のオブジェクトである s1 に f というメソッドを呼びたいとします。 s1 は String のインスタンスですから String のメソッドをまず調べますよね。なければその基底クラスに……という風に辿っていく。でも、 String から Object へ辿る途中にモジュールが割り込むので、その段階でモジュールにあるメソッドも探され、発見されたらそっちのメソッドが呼ばれます。ということで、「モジュールに定義されているメソッドが String でも使える」ということになります。
また、モジュールそれ自体は Module とインスタンス関係しかないので、個々の s1 からすれば Module クラスのメソッドを呼ぶことはできません。あくまでも辿るのは継承関係だけ、ですよね。
ただ、本当に Comparable がこの位置にくるわけじゃありません(そういうわけで点線で囲まれるノードになっています)。複数のクラスが同じモジュールを include したときに、 Comparable から先に辿るのが何物かわからなっちゃいますよね。たとえば Person もまた Comparable だとすると、次のようになります。
このふたつの Comparable は実際には同じものです。2つあるように見えるのは、複数の継承関係に割り込んでいるからです。
以上をまとめて Ruby スクリプトに書き起こしてみましょう。こうなります。よく見比べてください。
require "test/unit"
class Person
attr_reader :name
def initialize(name)
@name = name
end
end
class RubyClassModuleTest < Test::Unit::TestCase
def test_classes_modules
s1 = "Hello"
s2 = "Bye-Bye"
p = Person.new("tonkichi")
" 1"; assert_equal(String.superclass, Object)
" 2"; assert_equal(Person.superclass, Object)
" 3"; assert_equal(Class.superclass, Module)
" 4"; assert_equal(Module.superclass, Object)
" 5"; assert_equal(Object.superclass, BasicObject) # ruby 1.8 ではエラー
" 6"; assert_equal(s1.class, String)
" 7"; assert_equal(s2.class, String)
" 8"; assert_equal(p.class, Person)
" 9"; assert_equal(String.class, Class)
"10"; assert_equal(Person.class, Class)
"11"; assert_equal(Object.class, Class)
"12"; assert_equal(BasicObject.class, Class)
"13"; assert_equal(Class.class, Class)
"14"; assert_equal(Comparable.class, Module)
"15"; assert_equal(Module.class, Class)
end
end
なお、モジュールは superclass の関係にはあらわれてきませんが、 ancestors メソッドを使うと見ることができます。 ancestors はレシーバのクラスから基底クラスをずっと辿ってクラスオブジェクトの配列を返すメソッドですが、途中にモジュールが入るばあいはそのモジュールも配列に含まれるようになります。実際にはメソッド探索の順番を確認したいときに使われます。
irb(main):001:0> String.ancestors
=> [String, Comparable, Object, Kernel, BasicObject]
String の基底クラスは Object ですが、 String と Object のあいだに Comparable モジュールが差し込まれていますね。ちなみに、この結果はわたしが Ruby 1.9.0 を使っていることを示しており、 Ruby 1.8 系では次のようになります。
irb(main):001:0> String.ancestors
=> [String, Enumerable, Comparable, Object, Kernel]
さて、さらに話をややこしくしますと Ruby で特徴的なのは「特異メソッド」という怪しげな仕組みです。これをつかうと、特定のオブジェクトが個別にメソッドを持つことができます。次の例を見てください。
irb(main):001:0> s1 = "some string"
=>"some string"
irb(main):002:0> def s1.is_some_string?; true; end
=> nil
irb(main):003:0> s1.is_some_string?
=> true
irb(main):004:0>"other string".is_some_string?
NoMethodError: undefined method `is_some_string?' for "other string":String
irb(main):005:0>"some string".is_some_string?
NoMethodError: undefined method `is_some_string?' for "some string":String
irb(main):006:0> s3 = s1
=>"some string"
irb(main):007:0> s3.is_some_string?
=> true
ここでは「s1という文字列オブジェクト」に is_some_string? というメソッドを定義しています。このメソッドをほかのオブジェクトである "other string" に対して呼び出すとエラーになります。また "some string" と内容が同じでも、実態が異なればやっぱりエラーになります。しかし実態が同じ s3 に対してはメソッドを呼び出すことができますね。
これ、実際にはどうなっているかというと、新しく特異クラスという怪しげなクラスをつくり、そのクラスに is_some_string? メソッドを定義して、「s1のクラス」を String から特異クラスに差し替えることで実現しています。ただし、特異クラスというのは実装上の概念で Ruby レベルでは出てきません。つまり、s1 のクラスを得るために s1.class を呼び出しても String が返されるのですね。「Rubyのプログラムで使える関係」を実線であらわし、こんな風に実装上使える関係を点線であらわしましょう。そうするとモジュールも同じように考えることができます……ただし、必ずしも実装がこうなっているというわけではありません。また便宜上は SingletonString_s1 と名付けた s1 の特異クラスですが、 Ruby レベルでこのクラスに直接にさわることはできませんし、こんな風な名前もつけられていません。(追記この辺は翌日の補足も参照してください)。
Ruby でメソッドを探索するときは点線と実線の両方をたどります。ただし一度見たものを見直すことはしません。ちょっと矢印を辿って調査してみてください。ただし、実線の矢印は最初の「インスタンス→クラス」のときだけ辿りますから注意。
ところで、後半に「実装上」云々という話を書いたことから明らかなように、ここでの話は概念上の話と実装上の話がけっこう混ざっています(半ば意図的に混ぜました)。もとの檜山さんの話が非常に概念的な話に終始していたのに比べると、ちょっと混乱があると多います。でも Ruby でプログラムを書く上では理解していると嬉しいことだと思うので、かこつけて説明してみました。ちなみに『Rubyソースコード完全解説』の序盤には、このあたりの情報がくわしく (Cによる実装の説明つきで)書いてあって楽しいのでした。
なお、ここでの図の作成には Graphviz を使いました。 dot ファイルは図の URL の拡張子を dot にかえたものとして置いてありますから、みなさん御自由にお持ちください。テストスクリプトまでまとめた tarball も作っておきましたので、そっちもよければどうぞ。
[追記] そういえば Ruby で基底クラスを指定してクラスを定義するときに＜の記号をつかう件ですけど、わたしはこれ、不等号っていうよりは矢印みたいなイメージで見てますね。
class MyClass < OtherClass
...
end
は、「MyClassにOtherClassを注入するぞ」みたいなイメージ。そういうわけで << とよく間違えます(笑)。
』が邦訳されてるストロスの最新長編 “Halting State” をこっちで買って読んでいた。それにしても英語で読むのは随分と速くなった(いいかげんに読みとばすこともできるようになったということでもある)。
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