深入解析 Ruby 變數類型與作用域

在 Ruby 程式設計中，變數是儲存資料的核心機制。理解不同類型變數的特性、作用域與命名慣例，是撰寫清晰、可維護程式碼的基石。本文將系統性介紹 Ruby 的五大變數類型、擬變數、常數與基本字面值，並搭配實戰範例說明。

一、Ruby 的五大變數類型

1. 全域變數

全域變數以 $ 開頭（如 $global_variable），在程式任何位置皆可存取。未初始化時預設為 nil，若使用 -w 選項執行會產生警告。雖然方便，但過度使用會導致程式狀態難以追蹤，降低模組化程度，實務上建議謹慎使用。

#!/usr/bin/ruby
$global_variable = 10

class Class1
  def print_global
    puts "Class1 中的全域變數: #$global_variable"
  end
end

class Class2
  def print_global
    puts "Class2 中的全域變數: #$global_variable"
  end
end

class1obj = Class1.new
class1obj.print_global
class2obj = Class2.new
class2obj.print_global

輸出結果：

Class1 中的全域變數: 10
Class2 中的全域變數: 10

提示：在 Ruby 中，於變數或常數前加上 # 可直接插入其值（字串插值）。

2. 實例變數

實例變數以 @ 開頭（如 @cust_id），屬於特定物件實例，各實例擁有獨立副本。未初始化時為 nil。常用於 initialize 方法中設定物件狀態。

#!/usr/bin/ruby
class Customer
  def initialize(id, name, addr)
    @cust_id = id
    @cust_name = name
    @cust_addr = addr
  end

  def display_details
    puts "客戶編號: #@cust_id"
    puts "客戶姓名: #@cust_name"
    puts "客戶地址: #@cust_addr"
  end
end

cust1 = Customer.new("1", "John", "Wisdom Apartments, Ludhiya")
cust2 = Customer.new("2", "Poul", "New Empire road, Khandala")
cust1.display_details
cust2.display_details

輸出結果：

客戶編號: 1
客戶姓名: John
客戶地址: Wisdom Apartments, Ludhiya
客戶編號: 2
客戶姓名: Poul
客戶地址: New Empire road, Khandala

3. 類別變數

類別變數以 @@ 開頭（如 @@no_of_customers），在類別及其子類之間共享。必須先初始化才能使用，否則會拋出錯誤。適合儲存類別層級的共享狀態（如計數器）。

#!/usr/bin/ruby
class Customer
  @@no_of_customers = 0

  def initialize(id, name, addr)
    @cust_id = id
    @cust_name = name
    @cust_addr = addr
  end

  def total_no_of_customers
    @@no_of_customers += 1
    puts "客戶總數: #@@no_of_customers"
  end
end

cust1 = Customer.new("1", "John", "Wisdom Apartments")
cust2 = Customer.new("2", "Poul", "New Empire road")
cust1.total_no_of_customers
cust2.total_no_of_customers

輸出結果：

客戶總數: 1
客戶總數: 2

4. 區域變數

區域變數以小寫字母或底線 _ 開頭，作用域僅限於定義處所在的類別、模組、方法或區塊（do...end 或 {...}）。未初始化的區域變數若被引用，會被視為無參數方法呼叫。生命週期在編譯階段即確定。

5. 常數

常數以大寫字母開頭（如 VAR1），慣例全大寫。定義於類別/模組內者可在該作用域存取，外部需用 :: 存取。不可在方法內定義。重新賦值會產生警告但不會報錯。

#!/usr/bin/ruby
class Example
  VAR1 = 100
  VAR2 = 200

  def show
    puts "第一個常數值: #{VAR1}"
    puts "第二個常數值: #{VAR2}"
  end
end

object = Example.new
object.show

輸出結果：

第一個常數值: 100
第二個常數值: 200

二、擬變數

擬變數外觀像常數，實為特殊區域變數，不可賦值：

• self：當前方法的接收者物件
• true / false：布林值
• nil：未定義值
• __FILE__：目前原始檔名稱
• __LINE__：目前行號

三、基本字面值

整數

Ruby 整數分為 Fixnum（-2³⁰ ~ 2³⁰-1 或 -2⁶² ~ 2⁶²-1）與 Bignum（超出範圍）。支援多種進制與底線分隔：

123           # 十進位
1_234         # 帕底線分隔
-500          # 負數
0377          # 八進位
0xff          # 十六進位
0b1011        # 二進位
?a            # 字元 'a' 的碼
?\n           # 換行碼 (0x0a)
12345678901234567890  # Bignum

浮點數

屬於 Float 類別，支援科學記號：

123.4
1.0e6
4E20
4e+20

字串字面值

雙引號字串支援插值與跳脫字元，單引號僅支援 \\ 和 \'：

puts 'escape using "\\"'
puts 'That\'s right'
# 輸出：
# escape using "\"
# That's right

字串插值範例：

puts "一天秒數: #{24*60*60}"
# 輸出：一天秒數: 86400

陣列

有序、可異質的物件集合，索引從 0 開始：

ary = ["fred", 10, 3.14, "This is a string", "last element"]
ary.each { |i| puts i }

雜湊

鍵值對集合，鍵可為任意物件：

hsh = { "red" => 0xf00, "green" => 0x0f0, "blue" => 0x00f }
hsh.each { |key, value| print key, " is ", value, "\n" }

範圍

表示連續區間，.. 包含端點，... 排除端點：

(1..5).each { |n| print n, ' ' }
# 輸出：10 11 12 13 14 15