神马文学网Ruby之symbol研究
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/28 16:53:41
这是一个研究笔记，主要是为了向同好请教。除了这个开头以外，没有多余的废话，也就免了其他的客套。请大家不要抱怨可读性不好。
1. 在一个名字或者字符串前面加上冒号，得到一个symbol对象。还可以通过String#to_sym、Fixnum#to_sym和String#intern得到。
2. 一般用symbol做hash的key，号称是为了节省内存，提高执行效率。
3. 为什么可以节省内存？Ruby中的String是可变对象，这一点跟Java、C#、Python都不一样。注意跟某些C++标准库中的COW的basic_string也不一样。Ruby中每一个String都可以就地改变。可能是因为这个原因，Ruby中两个内容相同的字符串文本量实际上是两个不同的对象。
a = "hello"
b = "hello"
虽然俩字符串内容都一样，但是你比一下a和b，就知道a.object_id != b.object_id，它们指向的不是同一个对象。结果反而很像未经string pooling优化的C语言的行为。到底immutable好还是mutable好，或者还是貌似聪明的COW好，见仁见智了。不过Ruby的设计在把字符串用作hash key的时候毛病就大了。比如你写：
h["ruby"].name = "Ruby"
h["ruby"].author = "matz"
h["ruby"].birth_year = 1995
的时候，"ruby"这个字符串动态生成了三次，占用三倍内存。这就严重地浪费了内存。而用:ruby做为key，因为在整个运行过程中，Ruby runtime保证名为:ruby的symbol对象只有一个，所以就不用生成三个，节省内存。
4. 为什么可以提高执行效率？显然的原因是免得多次动态生成‘ruby‘字符串了。还不单如此，Hash的key值应该是常量，所以Ruby的Hash对于作为key的String对象都要施加保护，所谓保护，也就是把String冻结了，免得你之后还改变其值。保护当然是有代价的，symbol无需保护，当然是能提高效率的。附带说明，其他mutable的对象也可以作为hash的key，这是Ruby设计得比较奇怪的地方。在irb里运行以下代码，你会发现Ruby的Hash丢值。
h = Hash.new
L = [1, 2]
h[L] = "A big object!"
L << 3 # 居然能改！
h[L] # ==> nil，找不到了，似乎正常
# 可是
h[[1, 2]] # ==> nil，居然还是找不到
# 看看keys
h.keys # ==> {[1, 2, 3]} 似乎还在里面
h[[1, 2, 3]] # ==> nil
# 可是
h # ==> {[1, 2, 3]=>‘A big object‘}，明明在这里，就是找不到
h.rehash # ==> 这样就会一切恢复正常。
这一点上Python的设计要比较容易理解，list根本就是unhashable的，不能用来做hash的key。
回过头来在说提高效率的事。Symbol效率提高还有第三个原因，那是因为symbol本质上不比一个整数多出多少东西，用Symbol#to_i可以得到一个在整个程序中唯一的整数。Hash完全可以利用这个整数来产生hash值，那岂不是比根据字符串内容去算hash值快得多？这还是小意思，既然这个整数是唯一的，那么产生一个唯一的hash值也就是小菜一碟，要是能保证hash值唯一，那还是什么hash表，根本就变成数组了。Hash表还可能会冲突，数组根本不会冲突，百分之百保证O(1)，当然快。我没看Ruby源码，不知道是不是这么处理的。
5. 为什么Ruby runtime可以保证每一个symbol唯一？因为Ruby把symbol存放在运行时维护的一个符号表里了，而这个符号表实际上是一个atom数据结构，其中存储着当前所有的程序级的name，确保不出现内容相同的多个对象。几乎每一个语言和系统都会有这样一个符号表，只不过象C/C++那样的语言，这个符号表只是在编译时存在，运行时就没了。而Python、Ruby则在运行时也保留这张表备用。有这样一个现成的数据结构干嘛不用？
6. 但是这个表中存放的并不光是我们自己主动生成的symbols，还有Ruby解释器对当前程序进行词法分析、语法分析后存在其中的、当前程序的所有名字。这可是Ruby引擎用的东西啊，我们只要加上一个冒号，就让自己的对象跟Ruby引擎内部使用的对象成邻居了。所以String#intern这个方法叫做intern（内部化）。
.NET Framework中String类也有一个Intern方法，意思是一样一样一样的，在李建忠的经典译本里翻译为“驻留”。
7. 可以用Symbol#all_symbols查看当前定义的全部symbol。可以体验一下自己往符号表中塞一个对象的感觉，想想你写的程序跟Ruby引擎能干一样的事情，应该还是挺爽的。
8. Python中用不着这个，因为字符串是immutable的。放下有用没用不说，有没有办法在Python中intern呢？我还没找到办法。有没有Python牛知道？
补充一下：查到了，Python中做这个事情的函数叫做 intern()。
9. 我觉得Ruby的这个设计是从Perl的glob中简化而来的。Perl中可以用*a得到对应于符号a的glob，那是一个八爪鱼一样的怪物。Ruby也可以很容易的得到symbol table中的对象，不过没有把symbol设计成八爪鱼。
10. 还有一些小问题没搞清楚，比如:name跟@name是什么关系。attr_reader :name，实际上是给attr_reader方法传了一个symbol作为参数，前者要通过这个symbol找到@name变量，是不是‘@‘ + :name.id2name这么简单？大概可以去看看source了。
Trackback: http://tb.blog.csdn.net/TrackBack.aspx?PostId=1255966
[点击此处收藏本文] 孟岩发表于 2006年09月20日 22:56:00
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蛋蛋 发表于2006-09-21 00:39:00 IP: 199.246.40.*
孟老大猜错了哈。符号这个概念是Matz从Lisp里引进的。看看Common Lisp的代码，符号无处不在哈。:name和@name和name()的关系是由生成accessor的函数定的，当然不是‘◎’＋:name.id2name那么简单。用attr_reader这个函数为例：你把:name这个符号传给attr_reader这个函数。attr_reader根据:name生成name()这个函数（当然真正的实现有很多具体考虑）：
def name()
@name
end
不信你可以写自己的attr_reader:
class T
def T.my_attr_reader(name)
class_eval <<-READER
def #{name}
@#{name};
end
READER
end
my_attr_reader :name
def set_name(name)
@name=name;
end
end
t = T.new
t.set_name(‘myan‘);
puts t.name
打印结果就是‘myan‘了。
再说了，attr_reader()不一定只接受符号哈：
attr_reader :name
attr_reader "name"
attr_reader :name.to_s
attr_reader "name".to_sym
都一样的。
思考题：写一个自己的attr_accessor()。
Symbol的意义不仅在于充当一个名字提高点性能，或者充当某个对象的标识符。Symbol对象代表代码解析树里的每个token。比如说def foo; "foo"; end。除了"foo"，每个token, def, foo, end什么的都有对应的符号。换句话说，符号为我们提供了进入Ruby解析树的大门。不定哪天我们就可以利用符号直接操作部分解析的Ruby代码了。换句话说，我们可以超越各式eval, 进入人见人耐的macro世界了。慢慢等吧。哈哈哈！
蛋蛋 发表于2006-09-21 00:49:00 IP: 199.246.40.*
P.S., 孟老大的学习还是比较仔细和全面的嘛。CSDN不少大嘴巴"专家"明明缺乏对编程语言的基本了解（比如开篇就来什么被解释的语言就是动态语言一类），却酷耐指点江山，臧否语言，实在应该好好学学孟老大的踏实哈。CSDN办个专题怎么样？普及一下编程语言的基本知识，比如语义的重要性（设计语言总得知道自己要解决什么问题吧？），常见的范式（太多老大言必OO，动不动就叫嚣我的xxx是最好的），类型（工业界和学术界的研究热点哈），常见语言特性（免得universee给closure取了个别名就开始吹嘘自己的2B语言了），常见设计思路什么的。像云风那样认真读过Programming Language Pragmatics这类教材的高手还是应该不少的。程序语言要从娃娃抓起啊。
myan 发表于2006-09-21 07:39:00 IP: 221.218.165.*
to 蛋蛋：
谢谢你的指教。这样看来，attr_reader之类的函数反而是主要接受字符串了。只不过"#{sym}"可以自动对sym调用to_s转型。
1. 在一个名字或者字符串前面加上冒号，得到一个symbol对象。还可以通过String#to_sym、Fixnum#to_sym和String#intern得到。
2. 一般用symbol做hash的key，号称是为了节省内存，提高执行效率。
3. 为什么可以节省内存？Ruby中的String是可变对象，这一点跟Java、C#、Python都不一样。注意跟某些C++标准库中的COW的basic_string
a = "hello"
b = "hello"
虽然俩字符串内容都一样，但是你比一下a和b，就知道a.object_id != b.object_id，它们指向的不是同一个对象。结果反而很像未经string pooling优化的C语言的行为。到底immutable好还是mutable好，或者还是貌似聪明的COW好，见仁见智了。不过Ruby的设计在把字符串用作hash key的时候毛病就大了。比如你写：
h["ruby"].name = "Ruby"
h["ruby"].author = "matz"
h["ruby"].birth_year = 1995
的时候，"ruby"这个字符串动态生成了三次，占用三倍内存。这就严重地浪费了内存。而用:ruby做为key，因为在整个运行过程中，Ruby runtime保证名为:ruby的symbol对象只有一个，所以就不用生成三个，节省内存。
4. 为什么可以提高执行效率？显然的原因是免得多次动态生成‘ruby‘字符串了。还不单如此，Hash的key值应该是常量，所以Ruby的Hash对于作为key的String对象都要施加保护，所谓保护，也就是把String冻结了，免得你之后还改变其值。保护当然是有代价的，symbol无需保护，当然是能提高效率的。附带说明，其他mutable的对象也可以作为hash的key，这是Ruby设计得比较奇怪的地方。在irb里运行以下代码，你会发现Ruby的Hash丢值。
h = Hash.new
L = [1, 2]
h[L] = "A big object!"
L << 3 # 居然能改！
h[L] # ==> nil，找不到了，似乎正常
# 可是
h[[1, 2]] # ==> nil，居然还是找不到
# 看看keys
h.keys # ==> {[1, 2, 3]} 似乎还在里面
h[[1, 2, 3]] # ==> nil
# 可是
h # ==> {[1, 2, 3]=>‘A big object‘}，明明在这里，就是找不到
h.rehash # ==> 这样就会一切恢复正常。
这一点上Python的设计要比较容易理解，list根本就是unhashable的，不能用来做hash的key。
回过头来在说提高效率的事。Symbol效率提高还有第三个原因，那是因为symbol本质上不比一个整数多出多少东西，用Symbol#to_i可以得到一个在整个程序中唯一的整数。Hash完全可以利用这个整数来产生hash值，那岂不是比根据字符串内容去算hash值快得多？这还是小意思，既然这个整数是唯一的，那么产生一个唯一的hash值也就是小菜一碟，要是能保证hash值唯一，那还是什么hash表，根本就变成数组了。Hash表还可能会冲突，数组根本不会冲突，百分之百保证O(1)，当然快。我没看Ruby源码，不知道是不是这么处理的。
5. 为什么Ruby runtime可以保证每一个symbol唯一？因为Ruby把symbol存放在运行时维护的一个符号表里了，而这个符号表实际上是一个atom数据结构，其中存储着当前所有的程序级的name，确保不出现内容相同的多个对象。几乎每一个语言和系统都会有这样一个符号表，只不过象C/C++那样的语言，这个符号表只是在编译时存在，运行时就没了。而Python、Ruby则在运行时也保留这张表备用。有这样一个现成的数据结构干嘛不用？
6. 但是这个表中存放的并不光是我们自己主动生成的symbols，还有Ruby解释器对当前程序进行词法分析、语法分析后存在其中的、当前程序的所有名字。这可是Ruby引擎用的东西啊，我们只要加上一个冒号，就让自己的对象跟Ruby引擎内部使用的对象成邻居了。所以String#intern这个方法叫做intern（内部化）。
.NET Framework中String类也有一个Intern方法，意思是一样一样一样的，在李建忠的经典译本里翻译为“驻留”。
7. 可以用Symbol#all_symbols查看当前定义的全部symbol。可以体验一下自己往符号表中塞一个对象的感觉，想想你写的程序跟Ruby引擎能干一样的事情，应该还是挺爽的。
8. Python中用不着这个，因为字符串是immutable的。放下有用没用不说，有没有办法在Python中intern呢？我还没找到办法。有没有Python牛知道？
补充一下：查到了，Python中做这个事情的函数叫做 intern()。
9. 我觉得Ruby的这个设计是从Perl的glob中简化而来的。Perl中可以用*a得到对应于符号a的glob，那是一个八爪鱼一样的怪物。Ruby也可以很容易的得到symbol table中的对象，不过没有把symbol设计成八爪鱼。
10. 还有一些小问题没搞清楚，比如:name跟@name是什么关系。attr_reader :name，实际上是给attr_reader方法传了一个symbol作为参数，前者要通过这个symbol找到@name变量，是不是‘@‘ + :name.id2name这么简单？大概可以去看看source了。
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孟老大猜错了哈。符号这个概念是Matz从Lisp里引进的。看看Common Lisp的代码，符号无处不在哈。:name和@name和name()的关系是由生成accessor的函数定的，当然不是‘◎’＋:name.id2name那么简单。用attr_reader这个函数为例：你把:name这个符号传给attr_reader这个函数。attr_reader根据:name生成name()这个函数（当然真正的实现有很多具体考虑）：
def name()
@name
end
不信你可以写自己的attr_reader:
class T
def T.my_attr_reader(name)
class_eval <<-READER
def #{name}
@#{name};
end
READER
end
my_attr_reader :name
def set_name(name)
@name=name;
end
end
t = T.new
t.set_name(‘myan‘);
puts t.name
打印结果就是‘myan‘了。
再说了，attr_reader()不一定只接受符号哈：
attr_reader :name
attr_reader "name"
attr_reader :name.to_s
attr_reader "name".to_sym
都一样的。
思考题：写一个自己的attr_accessor()。
Symbol的意义不仅在于充当一个名字提高点性能，或者充当某个对象的标识符。Symbol对象代表代码解析树里的每个token。比如说def foo; "foo"; end。除了"foo"，每个token, def, foo, end什么的都有对应的符号。换句话说，符号为我们提供了进入Ruby解析树的大门。不定哪天我们就可以利用符号直接操作部分解析的Ruby代码了。换句话说，我们可以超越各式eval, 进入人见人耐的macro世界了。慢慢等吧。哈哈哈！
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谢谢你的指教。这样看来，attr_reader之类的函数反而是主要接受字符串了。只不过"#{sym}"可以自动对sym调用to_s转型。
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引用 Knitty 之设计者 Ruby
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（转）Unknown symbol __udivdi3 && Unknown symbol...
Ruby on Rails 之 Oracle 应用：简易教程
Ruby on Rails 之 Oracle 应用：简易教程
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