変数と定数

ローカル変数
インスタンス変数
クラス変数
クラス変数のスコープ
グローバル変数
疑似変数
定数
定数参照の優先順位

Ruby の変数と定数の種別は変数名の最初の一文字によって、ローカル変数、インスタンス変数、クラス変数、グローバル変数、定数のいずれかに区別されます。通常の変数の二文字目以降は英数字または _ですが、組み込み変数の一部には「`$'+1文字の記号」という変数があります([[unknown:組み込み変数]]を参照)。変数名の長さにはメモリのサイズ以外の制限はありません。

変数および定数はオブジェクトへの参照です。変数(定数)へのオブジェクトの代入により、変数(定数)はオブジェクトを参照するようになります。変数は、何回でも、どんなオブジェクトでも代入することができます。定数にも同様にあらゆるオブジェクトを代入することができますが、ただ一回しか代入できません。

例:

a = "foo"
b = a

p a.object_id == b.object_id  #=> true   変数 a と b は同じオブジェクトを参照している

a[0] = "z"
p a                           #=> "zoo"
p b                           #=> "zoo"  同じオブジェクトを参照しているのだから
                              #          当然 "foo" ではなく "zoo" を返す。

ローカル変数

例:

foobar

小文字または`_'で始まる識別子はローカル変数またはメソッド呼び出しです。ローカル変数スコープ(クラス、モジュール、メソッド定義の本体)における小文字で始まる識別子への最初の代入はそのスコープに属するローカル変数の宣言になります。宣言されていない識別子の参照は引数の無いメソッド呼び出しとみなされます。

ローカル変数のスコープは、宣言した位置からその変数が宣言されたブロック、メソッド定義、またはクラス/モジュール定義の終りまでです。寿命もそのブロックの終りまで(トップレベルのローカル変数はプログラムの終了まで)ですが、例外としてブロックが手続きオブジェクト化された場合は、そのオブジェクトが消滅するまで存在します。同じスコープを参照する手続きオブジェクト間ではローカル変数は共有されます。

# (A) の部分はスコープに入らない
2.times {
  p defined?(v)    # (A)
  v = 1            # ここ(宣言開始)から
  p v              # ここ(ブロックの終り)までが v のスコープ
}

# => nil
     1
     nil           <- これが nil であることに注意
     1

宣言は、例え実行されなくても宣言とみなされます。

v = 1 if false # 代入は行われないが宣言は有効
p defined?(v)  # => "local-variable"
p v            # => nil

またあまり推奨はされませんが [[unknown:-K|Rubyの起動/-Kc]] オプションを指定すれば日本語文字の識別子も使用でき、それはローカル変数とみなされます。

インスタンス変数

例:

@foobar

`@'で始まる変数はインスタンス変数であり、特定のオブジェクトに所属しています。インスタンス変数はそのクラスまたはサブクラスのメソッド(self がそのオブジェクトであるところ)から参照できます。初期化されていないインスタンス変数を参照した時の値はnilです。

クラス変数

例:

class Foo
  @@foo = 1
  def bar
    puts @@foo
  end
end

@@で始まる変数はクラス変数です。クラス変数はクラス定義の中で定義され、クラスの特異メソッド、インスタンスメソッドなどから参照／代入ができます。未定義のクラス変数を参照すると例外 NameError が発生します。

クラス変数と定数の違いは以下の通りです。

再代入可能(定数は警告を出す)
クラスの外から直接参照できない(継承されたクラスからは参照／代入可能)

クラス変数はクラス自身のインスタンス変数とは以下の点で異なります。

サブクラスから参照／代入が可能
インスタンスメソッドから参照／代入が可能

クラス変数は、そのクラスやサブクラス、それらのインスタンスで共有されるグローバル変数であるとみなすことができます。

class Foo
  @@foo = 1
end
class Bar < Foo
  p @@foo += 1          # => 2
end
class Baz < Bar
  p @@foo += 1          # => 3
end

モジュールで定義されたクラス変数(モジュール変数)は、そのモジュールをインクルードしたクラス間でも共有されます。

module Foo
  @@foo = 1
end
class Bar
  include Foo
  p @@foo += 1          # => 2
end
class Baz
  include Foo
  p @@foo += 1          # => 3
end

親クラスに、子クラスで既に定義されている同名のクラス変数を追加した場合には、子クラスのクラス変数が上書きされます。

class Foo
end

class Bar < Foo
  @@v = :bar
end

class Foo
  @@v = :foo
end

class Bar
  p @@v       #=> :foo
end

クラス変数のスコープ

クラス変数は、その場所を囲むもっとも内側の(特異クラスでない) class 式または module 式のボディをスコープとして持ちます。

class Foo
  @@a = :a
  class << Foo
    p @@a       #=> :a
  end

  def Foo.a1
    p @@a
  end
end

Foo.a1          #=> :a

def Foo.a2
  p @@a
end
Foo.a2          #=> NameError になります。

class << Foo
  p @@a         #=> NameError になります。
end

グローバル変数

例:

$foobar
$/

`$'で始まる変数はグローバル変数で、プログラムのどこからでも参照できます(その分、利用には注意が必要です)。グローバル変数には宣言は必要ありません。初期化されていないグローバル変数を参照した時の値は nilです。

疑似変数

通常の変数以外に疑似変数と呼ばれる特殊な変数があります。

self

現在のメソッドの実行主体

nil

NilClassクラスの唯一のインスタンス

true

TrueClassクラスの唯一のインスタンス。真の代表値

false

FalseClassクラスの唯一のインスタンス。nilとfalseは偽を表します。

__FILE__

現在のソースファイル名

フルパスとは限らないため、フルパスが必要な場合は File.expand_path(__FILE__) とする必要があります。

__LINE__

現在のソースファイル中の行番号

__ENCODING__

現在のソースファイルのスクリプトエンコーディング

疑似変数の値を変更することはできません。擬似変数へ代入すると文法エラーになります。

定数

例:

FOOBAR

アルファベット大文字 ([A-Z]) で始まる識別子は定数です。定数の定義 (と初期化) は代入によって行われますが、メソッドの中では定義できません。一度定義された定数に再び代入を行おうとすると警告メッセージが出ます。定義されていない定数にアクセスすると例外 NameError が発生します。

定数はその定数が定義されたクラス/モジュール定義の中(メソッド本体やネストしたクラス/モジュール定義中を含みます)、クラスを継承しているクラス、モジュールをインクルードしているクラスまたはモジュールから参照することができます。クラス定義の外(トップレベル)で定義された定数は Object に所属することになります。

例:

class Foo
  FOO = 'FOO'       # クラス Foo の定数 FOO を定義(Foo::FOO)
end

class Bar < Foo
  BAR = 'BAR'       # クラス Bar の定数 BAR を定義(Bar::BAR)

  # 親クラスの定数は直接参照できる
  p FOO             # => "FOO"
  class Baz

    # ネストしたクラスはクラスの継承関係上は無関係であるがネス
    # トの外側の定数も直接参照できる
    p BAR           # => "BAR"
  end
end

またクラス定義式はクラスオブジェクトの生成を行うと同時に、名前がクラス名である定数にクラスオブジェクトを代入する動作をします。クラス名を参照することは文法上は定数を参照していることになります。

class C
end
p C    # => C

あるクラスまたはモジュールで定義された定数を外部から参照するためには`::'演算子を用います。またObjectクラスで定義されている定数(トップレベルの定数と言う)を確実に参照するためには左辺無しの`::'演算子が使えます。ただしこれらの `::' 演算子を用いて定数に代入することはできません。

`::' 演算子を用いた定数への代入が可能になりました。

例:

module M
  I = 35
  class C
  end
end
p M::I   #=> 35
p M::C   #=> M::C
p ::M    #=> M

M::NewConst = 777

定数参照の優先順位

親クラスとネストの外側のクラスで同名の定数が定義されているとネストの外側の定数の方を先に参照します。つまり、定数参照時の定数の探索順序は、最初にネスト関係を外側に向かって探索し、次に継承関係を上位に向かって探索します。

例:

class Foo
  CONST = 'Foo'
end

class Bar
  CONST = 'Bar'
  class Baz < Foo
    p CONST             # => "Bar"      外側の定数
    # この場合、親クラスの定数は明示的に指定しなければ見えない
    p Foo::CONST        # => "Foo"
  end
end

トップレベルの定数定義はネストの外側とはみなされません。したがってトップレベルの定数は、継承関係を探索した結果で参照されるので優先順位は低いと言えます。

例:

class Foo
  CONST = 'Foo'
end

CONST = 'Object'

class Bar < Foo
  p CONST               # => "Foo"
end

# 以下のように明示的にネストしていれば規則通り Object の定数
# (ネストの外側)が先に探索される
class Object
  class Bar < Foo
    p CONST             # => "Object"
  end
end

上位のクラス(クラスの継承関係上、およびネストの関係上の上位クラス)の定数と同名の定数(下の例で CONST) に代入を行うと、上位の定数への代入ではなく、そのクラスの定数の定義になります。

例:

class Foo
  CONST = 'Foo'
end
class Bar < Foo
  p CONST               # => "Foo"
  CONST = 'Bar'         # Bar の定数 CONST を*定義*
  p CONST               # => "Bar"  (Foo::CONST は隠蔽される)
  p Foo::CONST          # => "Foo"  (:: 演算子で明示すれば見える)
end