Ruby元编程技术详解（Ruby Metaprogramming techniques）
我最近考虑了很多元编程（metaprogramming）的问题，并希望看到更多这方面技术的例子和讲解。无论好坏，元编程已经进入ruby社区，并成为完成各种任务和简化代码的标准方式。既然找不到这类资源，我准备抛砖引玉写一些通用ruby技术的文章。这些内容可能对从其它语言转向ruby或者还没有体验到ruby元编程乐趣的程序员非常有用。
1. 使用单例类 use the singleton-class
许多操作单个对象的方法是基于操作其单例类（singleton class），并且这样可以使元编程更简单。获得单例类的经典方法是执行如下代码：
sclass = (class << self; self; end)
rcr231建议这样定义kernel#singleton_class方法：
module kernel
def singleton_class
class << self; self; end
end
end
我会在下文使用这个方法。
2. dsl的使用类方法来修改子类 write dsl's using class-methods that rewrite subclasses
当你想创建一个dsl来定义类信息时，最常见的问题是怎样表示信息来让框架的其它部分使用。以定义一个activerecord模型对象为例：
class product < activerecord::base
set_table_name 'produce'
end
在这个例子中，令人感兴趣的是set_table_name的使用。这是怎么起作用的呢？好吧，这里涉及到一个小魔法。这是一种实现方法：
module activerecord
class base
def self.set_table_name name
define_attr_method :table_name, name
end
def self.define_attr_method(name, value)
singleton_class.send :alias_method, "original_#{name}", name
singleton_class.class_eval do
define_method(name) do
value
end
end
end
end
end
这里令人感兴趣的是define_attr_method。在这个例子中我们需要获得product类的单例类，但又不想修改activerecord::base。通过使用单例类我们达到了这个目的。我们为原来的方法取别名，再定义新的存取器（accessor）来返回值。如果activerecord需要table name就可以直接调用存取器。这种动态创建方法和存取器的技术在单例类是很常见的，特别是rails。
3. 动态创建class和module create classes and modules dynamically
ruby允许你动态创建和修改class和module。你可以在没有冻结的class或module上做任何修改。特定情况下会很有用。struct类可能是最好的例子：
personvo = struct.new(:name, :phone, :email)
p1 = personvo.new(:name => "ola bini")
这会创建一个新类，并赋给personvo，然后创建一个类的实例。从草稿创建新类并定义新方法也很简单：
c = class.new
c.class_eval do
define_method :foo do
puts "hello world"
end
end
c.new.foo # => "hello world"
除了struct，还能在soap4r和camping找到轻松创建类的例子。camping尤其令人感兴趣，因为它有专门的方法创建这些类，被你的controller和view继承。camping的许多有趣的功能都是用这种方式实现的：
def r(*urls); class.new(r) { meta_def(:urls) { urls } };
end
这使得可以这样创建controller：
class view < r '/view/(\d+)'
def get post_id
end
end
你也可以这样创建module，然后在类中包含module。
4. 使用method_missing来做有趣的事 use method_missing to do interesting things
除了闭包（block），method_missing可能是ruby最强大的特性，也是最容易滥用的一个。用好method_missing的话有些代码会变得超级简单，甚至是不能缺少。一个好的例子（camping）是扩展hash：
class hash
def method_missing(m,*a)
if m.to_s =~ /=$/
self[$`] = a[0]
elsif a.empty?
self[m]
else
raise nomethoderror, "#{m}"
end
end
end
就可以这样使用hash：
x = {'abc' => 123}
x.abc # => 123
x.foo = :baz
x # => {'abc' => 123, 'foo' => :baz}
如你所见，如果有人调用了一个hash不存在的方法，则会搜索内部集合。如果方法名以=结尾，则会赋给同名的key。
markaby中可以找到另一个很好的method_missing技巧。以下引用的代码可以生成任何包含css class的xhtml标签：
body do
h1.header 'blog'
div.content do
'hellu'
end
end
会生成:
<body>
<h1 class="header">blog</h1>
<div class="content">
hellu
</div>
</body>
绝大多数这种功能，特别是css class名是通过method_missing设置了self的属性然后返回self。
5. 方法模式的调度 dispatch on method-patterns
这对于无法预测的方法来说可以轻松的达到可扩展性。我最近创建了一个小型验证框架，核心的验证类会找出自身所有以check_开头的方法并调用，这样就可以轻松地增加新的验证：只要往类或实例中添加新方法。
methods.grep /^check_/ do |m|
self.send m
end
这非常简单，并且难以置信的强大。可以看一下test::unit到处使用这种方法。
6. 替换方法 replacing methods
有时候一个方法的实现不是你要的，或者只做了一半。标准的面向对象方法是继承并重载，再调用父类方法。仅当你有对象实例化的控制权时才有用，经常不是这种情况，继承也就没有价值。为得到同样的功能，可以重命名（alias）旧方法，并添加一个新的方法定义来调用旧方法，并确保旧方法的前后条件得到保留。
class string
alias_method :original_reverse, :reverse
def reverse
puts "reversing, please wait..." original_reverse
end
end
一个极端的用法是临时修改一个方法，然后再还原。例如：
def trace(*mths)
add_tracing(*mths) # aliases the methods named, adding tracing
yield
remove_tracing(*mths) # removes the tracing aliases
end
这个例子展示了编写add_tracing和remove_tracing的一种典型方法。它依赖于第1条的单例类：
class object
def add_tracing(*mths)
mths.each do |m|
singleton_class.send :alias_method, "traced_#{m}", m
singleton_class.send :define_method, m do |*args|
$stderr.puts "before #{m}(#{args.inspect})"
ret = self.send("traced_#{m}", *args)
$stderr.puts "after #{m} - #{ret.inspect}"
ret
end
end
end
def remove_tracing(*mths)
mths.each do |m|
singleton_class.send :alias_method, m, "traced_#{m}"
end
end
end
"abc".add_tracing :reverse
如果这些方法是添加到module（有一点点不同，看你能不能写出来！），你也可以在类而非实例上添加和删除tracing。
7. 使用nil类来引入空对象的重构 use nilclass to implement the introduce null object refactoring
在fowler的重构中，“引入空对象”的重构是一个对象要么存在，要么为空时有一个预定义值。典型例子如下：
name = x.nil? ? "default name" : x.name
目前基于java的重构会推荐创建一个类似于null的子类。例如nullperson会继承person，重载name方法总是返回"default name"。但是在ruby中我们可以打开类，可以这样做：
def nil.name; "default name"; end
x # => nil
name = x.name # => "default name"
8. 学习eval的不同版本 learn the different versions of eval
ruby有几种版本的执行方法（evaluation）。了解它们的区别和使用情景是很重要的。有eval、instance_eval、module_eval和class_eval几种。首先，class_eval是module_eval的别名。其次，eval和其他的有些不同。最重要的是eval只能够执行一个字符串，其它的可以执行block。这意味着eval是你做任何事的最后选择，它有它的用处，但绝大多数情况下应该用instance_eval和module_eval执行block。
eval会在当前环境执行字符串，除非环境已经提供绑定（binding）。（见第11条）
instance_eval会在接收者（reveiver）的上下文中执行字符串或block，没有指定的话self会作为接收者。
module_eval会在调用的module的上下文中执行字符串或block。这个比较适合在module或单例类中定义新方法。instance_eval和module_eval的主要区别在于定义的方法会放在哪里。如果你用string.instance_eval定义foo方法会得到string.foo，如果是用module_eval会得到string.new.foo。
module_eval几乎总是适用；要像对待瘟疫一样避免使用eval。遵守这些简单的规则会对你有好处。
9. 实例变量的内省 introspect on instance variables
rails使用了一个技巧来使controller中的实例变量也能用在view中，就是内省一个对象的实例变量。这会严重破坏封装，然而有时候确实非常顺手。可以很容易的通过instance_variables、instance_variable_get和instance_variable_set实现。要把所有实例变量从一个复制到另一个，可以这样：
from.instance_variables.each do |v|
to.instance_variable_set v, from.instance_variable_get(v)
end
10. 从block创建proc并公开 create procs from blocks and send them around
把一个proc实例化保存在变量中并公开的做法使得很多api容易使用。这是markaby用来管理css class定义的一种方法。很容易把block转换成proc：
def create_proc(&p); p; end
create_proc do
puts "hello"
end # => #<proc ...>
调用也很容易：
p.call(*args)
如果要用proc来定义方法，应该用lambda来创建，就可以用return和break：
p = lambda { puts "hoho"; return 1 }
define_method(:a, &p)
如果有block的话method_missing会调用block：
def method_missing(name, *args, &block)
block.call(*args) if block_given?
end
thismethoddoesntexist("abc","cde") do |*args|
p args
end # => ["abc","cde"]
11. 用绑定（binding）来控制eval use binding to control your evaluations
如果你确实需要用eval，你可以控制哪些变量是有效的。这时候要用kernel方法binding来获得所绑定的对象。例如：
def get_b; binding; end
foo = 13
eval("puts foo",get_b) # => nameerror: undefined local variable or method `foo' for main:object
erb和rails用这种技术来设置哪些实例变量是有效的。例如：
class holder
def get_b; binding; end
end
h = holder.new
h.instance_variable_set "@foo", 25
eval("@foo",h.get_b)
希望这些技巧和技术已经为您阐明了元编程。我并不声称自己是ruby或者元编程方面的专家，这只是我对这个问题的一些想法。