Ruby
：
Ruby Under a Microscope
Pat Shaughnessy
著 島田浩二・角谷信太郎共訳
20150109 b5891c1
(m-sl
b-n bc-n)
Title of English-language original: Ruby Under a Microscope ISBN 978-1-59327-527-3, published by No Starch Press, Inc. Copyright ©2014 by Pat Shaughnessy.
Japanese-language edition copyright ©2014 by Ohmsha, Ltd.
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読者
声
「Ruby 熟知 人 数多 。 、Ruby Under a Microscope Pat 、表 出 上手 語
人 少 ！ 私 本書 出 図 特 気 入 。
図 、Pat 紳士的 語 口 、曖昧 実装
。道具 芯 掘 下 気
済 言語実装 Rubyist 、本書 大喜 一冊 。」
—Peter Cooper (@peterc), Editor of Ruby Inside and Ruby Weekly
「 、 Ruby 世界 欠 一冊 。最高 内容。」
—Xavier Noria (@fxn), Ruby Hero, Ruby on Rails Core Team Member
「Pat Shaughnessy Ruby 中身 関 本 書 上 驚異的 仕事
。本書 書 内容 他 見 。必読。」
—Santiago Pastorino (@spastorino), WyeWorks Co-Founder, Ruby on Rails Core Team Member
「Ruby 両方 理解 、 楽 得
。本書 （少 私 ） 複雑 非常
書 。図 素晴 、今
頭 中 浮 。本書 私 気 入 Ruby書籍 3 中 群
抜 一冊 。」
—Vlad Ivanovic (@vladiim), Digital Strategist at Holler Sydney
「普段Ruby 内部 潜 私 、本書 素晴
読 物 。」
—David Deryl Downey (@daviddwdowney), Founder of CyberSpace Technologies Group
妻 娘 、息子 。
vi 目次
目次
日本語版序文 xv 序文 xvii 謝辞 xix xxi 対象読者 . . . xxi 検証 Ruby 使 . . . xxii Ruby処理系 ？ . . . xxii 本書 構成 . . . xxiii 第 1 章 字句解析 構文解析 3 字句解析：Ruby 構成 言葉 . . . 4 parser_yylex関数 . . . 7 実験1-1：Ripper 使 Ruby 字句解析 . 9 構文解析：Ruby 理解 . . . 12 LALR構文解析 理解 . . . 14 実際 Ruby 文法規則 . . . 21 Bison 文法規則 読 . . . 23 実験1-2：Ripper 使 Ruby 構文解析 . 25 . . . 31 第 2 章 33 Ruby 1.8 . . . 34 Ruby 1.9以降 導入 . . . 35 単純 Ruby . . . 36 呼 出 . . . 41 Ruby AST 中 反復 . . . 45 実験2-1：YARV命令 表示 . . . 48vii . . . 49 引数 . . . 52 引数 . . . 54 実験2-2： 表示 . . . 56 . . . 58 第 3 章 Ruby 実行 61 YARV 内部 Ruby . . . 62 Ruby 単純 実行 見 . . . 63 呼 出 実行 . . . 66 YARV命令 間近 見 . . . 68
実験3-1：Ruby 2.0/Ruby 1.9 Ruby 1.8 比較 . . . 71
Ruby変数 動的 . . . 74 変数 . . . 74 引数 変数 . . . 77 動的変数 . . . 78 C 世界 EP 上 . . . 81 実験3-2：特殊変数 調査 . . . 83 特殊変数 決定版 . . . 87 . . . 89 第 4 章 制御構造 91 Ruby if文 実行 . . . 92 別 . . . 95 捕捉 . . . 96 捕捉 別 利用方法 . . . 98 実験4-1：Ruby 内部 実装 . . . 99 send命令：Ruby 最 複雑 制御構造 . . . 101 探索 . . . 101 11種類 . . . 102 通常 呼 出 . . . 104 通常 向 引数 準備 . . . 105 組 込 呼 出 . . . 106 attr_reader attr_writer 呼 出 . . . 107 attr_reader attr_writer 最適化. 108 実験4-2：Ruby 引数 実装 調査 . . . 109 . . . 113
viii 目次 第 5 章 115 Ruby 内側 . . . 116 klass ivptr 調査 . . . 117 2 可視化 . . . 118 一般的 . . . 119 単純 Ruby 値 構造体 全 必要 . . . 120 一般的 変数 持 ？ . . . 121 RBasic構造体 RObject構造体 定義 読 . . . 122 Ruby 一般的 用 変数 保存 ？ . . . 123 実験5-1：新 変数 保存 時間 ？ . . . 124 RClass構造体 内側 何？ . . . 127 継承 . . . 130 変数vs. 変数. . . 132 変数 取得 設定 . . . 134 定数 . . . 137 実際 RClass構造体. . . 138 RClass構造体 定義 読 . . . 140 実験5-2：Ruby 保存 ？ . . . 141 . . . 144 第 6 章 探索 定数探索 147 Ruby 実装 . . . 148 . . . 148 . . . 150 Ruby 探索 . . . 151 探索 例. . . 152 実際 探索 . . . 154 Ruby 多重継承 . . . 156 . . . 156 . . . 157 Ruby . . . 158 2 . . . 158 別 . . . 160 Module#prepend 例. . . 162 Ruby Module#prepend 実装 . . . 166 実験6-1： 後 変更 . . . 167
ix 後 確認 . . . 168 後 確認 . 169 元 共有 . . . 170 Ruby 詳 見 . . . 171 定数探索 . . . 173 内 定数 見 . . . 173 Ruby 親 名前空間内 定数 見 ？ . . . 175 Ruby . . . 176 新 用 定数 生成 . . . 177 使 親 名前空間内 定数 見 . . 179 Ruby 定数探索 . . . 181 実験6-2：Ruby 定数 見 ？ . . . 182 Ruby 実際 定数探索 . . . 183 . . . 184 第 7 章 ：Ruby 内部 働 者 187 Ruby . . . 188 値 保存 . . . 188 値 取 出 . . . 191 実験7-1： 値 取 出 . . . . 192 拡張 、 多 値 格納 仕組 . . . 194 衝突 . . . 195 再 . . . 196 Ruby 内 再 ？ 196 実験7-2： 新 要素 1 追加 . . 197 57 67 ？ . . . 200 Ruby 関数 実装 . . . 202 実験7-3： 使用 . . . 205 Ruby 2.0 最適化. . . 210 . . . 211 第 8 章 Lisp 借用 213 ：Ruby . . . 214 Ruby 呼 出 一歩 確認 . . . 215 1975年 借用 . . . 218 rb_block_t rb_control_frame_t構造体 . . . 221 実験8-1：while each 渡 速 . . 222
x 目次 Proc：関数 第一級市民 扱 . . . 226 vs. . . 227 Ruby 文字列 値 保存 詳 見 . . . 228 Ruby 作 . . . 230 Ruby 呼 出 . . . 233 Proc . . . 235 実験8-2： 呼 出 後 変数 変更 . . . 238 同 1回以上呼 出 . . . 241 . . . 243 第 9 章 245 定義 別 方 . . . 246 通常 定義処理 . . . 246 使 定義 248 新 使 定義 . . 250 特異 使 定義 . . . 251 内 特異 使 定義 . 253 Refinements 作成 . . . 254 Refinements 使用 . . . 256 実験9-1： 誰？ 使 self 変 257 self . . . 258 self . . . 259 self . . . 260 内側 self . . . 261
：eval、instance_eval、binding . . . 263
生成 . . . 263 binding 共 eval 呼 出 . . . 266 instance_eval 使 例 . . . 268 Ruby 1 重要 側面 . . . 269 instance_eval self 変更 . . . 271 instance_eval 新 用 特異 作成 . . . 272 用 Ruby 監視 続 . 273 実験9-2： 定義 使 . . . 275 define_method 使 . . . 275 機能 . . . 276 . . . 278
xi 第 10 章 JRuby：JVM 上 Ruby 281 MRI JRuby 実行 . . . 282 JRuby 、 . . . 284 JRuby 実行 . . . 285 Ruby Java 使 実装 . . . 288 実験10-1：JRuby JIT 観察 . . . 290 実験 . . . 291 -J-XX:+PrintCompilation 使用. . . 292 JIT JRuby 高速化 . . . 293 JRuby MRI 文字列 . . . 295 JRuby MRI 文字列 保存 . . . 295 ・ ・ . . . 297 実験10-2： ・ ・ 性能 計測 . . . 300 共有 文字列 生成 . . . 300 実験 . . . 302 ・ ・ 視覚化 . . . 302 共有文字列 編集 速度 落 . . . 304 . . . 305 第 11 章 Rubinius：Ruby 実装 Ruby 309 Rubinius 仮想 . . . 310 字句解析 構文解析 . . . 312 Ruby 使 Ruby . . . 313 Rubinius 命令列 . . . 313 Ruby C++ 一緒 動 . . . 315 Ruby C++ 実装 . . . 317 実験11-1：MRI Rubinius 比較 . . . 317 Rubinius . . . 318 Rubinius MRI 配列 . . . 321 MRI 配列 内側 . . . 321 RArray構造体 定義. . . 323 Rubinius 配列 内側 . . . 324 実験11-2：Rubinius Array#shift 実装 調査 . . . 325 Array#shift 読 . . . 326 Array#shift 変更 . . . 327 . . . 330
xii 目次 第 12 章 MRI・JRuby・Rubinius GC 333 3 問題 解決 . . . 334 MRI ： . . . 334 . . . 334 MRI 複数 用途. . . 335 . . . 336 MRI 生 . . . 337 . . . 338 遅延 . . . 339 RVALUE構造体 . . . 339 . . . 340 実験12-1：MRI 実際 見 . . . 340 MRI 遅延 様子 見 . . . 342 MRI GC 見 . . . 343 GC 翻訳 . . . 344 JRuby Rubinius GC . . . 348 GC . . . 348 ・ . . . 349 半空間 . . . 350 Eden . . . 352 世代別GC . . . 352 弱 世代別仮説 . . . 353 新世代 用 半空間 使 . . . 353 昇格 . . . 353 旧世代 用 . . . 354 世代間 参照 . . . 355 並行GC . . . 357 変 間 . . . 357 三色 . . . 359 JVM 3 GC . . . 360 実験12-2：JRuby Verbose GC 使 . . . 362 GC 始動 . . . 363 参考文献 . . . 365 . . . 365 付録 A Ruby 仮想 369 YARV：Yet Another RubyVM . . . 369
xiii YARV 開発 経緯. . . 371 Ruby仮想 . . . 372 訳者 373 索引 375 著者・訳者 382
xv
日本語版序文
私 小学生 読 記憶 残 一冊 、 ・ 『 王 男』*1 SF作品 。1880年代 人 王時代 、現代（出版当時） 知識 活用 活躍 。5世紀 電話 自転車、銃 知識 持 込 無敵 。 、仮 21世紀 我々 5世紀 、我々 持 知識 活用 。自転車 、何 構築 。現代 個人 再現 高度化 。普段 使 技術 中身 理解 。 私 普段使 Ruby 現代 。 Ruby 便利 使 、 中 、 実行 、 Ruby 言語 再現 正確 知識 持 人 。本書 謎 包 「Ruby 中身」 明 一冊 。 本書 Ruby 構造 、 構成、性能 向上 工夫 解説 。 CRuby 、JRuby Rubinius 。 知識 学 書籍 。日本 類書 『Ruby 完全解説』*2 、入手困難 久 、対象 Ruby 1.7 古 、YARV 新 技術 当然解説 。 書物 登場 、Ruby 内部知識 一般化 貢献 信 。 本書 知識 、 本書 読者 誰 、 Ruby 開発 関 、 我々 大歓迎 。 、次世代 言語処理系 開発 。 未来 見 。 2014年10月、松江 *1 ・ 作、亀山龍樹訳『 王 男』（岩崎書店、1971） *2青木峰郎著『Ruby 完全解説』（ 、2002）xvii
序文
、 ！ ？ 長 前書 好
。 、 本 ！
名前 ・ 。 、 友人
「tenderlove」 呼 。 Ruby Ruby on Rails
所属 、本書 行 。
話 耳 傾 。 。
実 、Pat 本書 依頼 、
単眼鏡 山高帽 落 興奮 ！ Pat 前著
Ruby Under a Microscope*3 知 。 、 内容
紙 読 聞 本当 嬉 。開発者 多 、 Ruby 内部 、 中 飛 込 恐 思 。 質問 受 。Ruby 内側 動 。Ruby 内部 始 。残念 、 対 良 回 答 持 ……今 。 実験 重 Pat 執筆 、Ruby 内部 親 。実験 Ruby内部 説明 結 。 、振 舞 、 Ruby 挙動 。 中 Ruby 振 舞 出 際 、 、 変数 環境、 、 振 舞 、 振 舞 、 本 教 。 Ruby 内部 始 、 Ruby 振 舞 理解 、 本 。 本 楽 。 楽 願 。
Aaron Patterson
<3 <3 <3 <3 *3［訳注］本書（原書） 前身 、自主出版 電子書籍。xix
謝辞
多 人 協力 、本書 出版 ！ 第一 、Satty Bhens 感謝 。執筆 柔軟 対応 、素晴 会社 日々 業務 支 。AlexRothenberg Daniel Higginbotham 有益 助言 与 、
初期 草稿 目 通 、作業全体 通 私 助 。Xavier Noria
感謝 。早 興味 持 、草稿 対
素晴 。 実験6-1 書
。Santiago Pastorino 草稿
。Jill Caporrimo、Prajakta Thakur、Yvannova Montalvo、Divya Ganesh、
Yanwing Wong 私 「校正SWAT 」 。自己出版 助
実現 。最後 。今年 入 Peter Cooper
定期的 励 助 、 本書 書 上 思
。 、Peter。
No Starch Press 方々 感謝 。出版 向 Ruby Under a Microscope
改訂 、更新 助 。 、本書 Ruby 内
部 扱 、誇 思 1冊 。
Julianne Jigour 感謝 。私 文章 決 読
内容 追 思 。Riley Hoffman Alison Law 感謝
。編集時 、出版用 数百 段落 美 変身 。 方 働 光栄 思 。Charles Nutter 感謝 。技術的 JVM 。Aaron Patterson 特 感謝 。 偉大 提案 、 本書 面白 、 正確 本 。最後 、Bill Pollock 感謝 。本書 1行1行読 、編集 。 指導 専門知識 、夢 見 本 書 。
遠 複雑 見 、
xxi 一見 Ruby 使 方 学 簡単 。世界中 開発者 Ruby 構文 優雅 見 。Ruby 構文 自然 表現 。ruby Enter 押 、 Ruby 実行 。 、Ruby 構文 一見 見 。実際 Lisp Smalltalk 高度 言語 洗練 採用 。 上、 Ruby 動的 。 使 自分自身 検査 変更 。 薄 剥 、Ruby 複雑 。 Ruby 間近 見 ―――Ruby 内部 動 学 ―――Ruby 多 機能 少 重要 考 方 支 。 考 方 学 、言語 使 裏 起 深 理解 。 、 過程 Ruby開発 Ruby 使 知 。 本 、簡単 実行 Ruby 内側 起 見 。Ruby 理解 実行 豊富 図 共 学 。 、 生成 呼 出 Ruby 構築 。
対象読者
本 Ruby学習用 入門書 。Ruby 既 知 、日常的 行 読者 対象 。Ruby 基礎 学 素晴 書籍 既 多 世 出 、新 入門書 誰 必要 。 Ruby 厄介 低級言語 C 書 。 、 本 読 C 知識 必要 。C 実装 意識 、Ruby 動 概要、大枠 理解 。Ruby内部 実装詳細 理解 、本文中 図 用意 。xxii note C 読者 、Ruby 内部 起 具体的 感 C 片 目 。Ruby C 学 始 、 片 引用 説明 。 C 詳細 興味 、 単 読 飛 。
検証
Ruby
使
理論 美 、 重要 。実験 一致 、 間違 。 ――― ・ 世界 巨大 動 想 像 。自然現象 実験結果 説明 、 ・ 物理学者 単 調 。（ 科学者 夢 ！） 、宇宙 単純 。 幸 、Ruby 動 知 必要 、Ruby内部 C 読 。Ruby内部 C 種、Ruby 動作 記述 理論物理学 。 方程式 電気 磁気 説明 同 、 引数 渡 何 起 説明 。 科学者 同 、私 自分 仮説 正 確認 実験 行 必要 。Ruby 内部実装 部分 学 後 、実 験 行 、Ruby 使 検証 ！ 用 小 Ruby 動 、期待 出力 、予想 速 遅 実行 確認 。 、Ruby 理論 振 舞 検証 。 実験 Ruby 書 、 自身 試 。Ruby 処理系
？
Ruby 1993年 Matz 氏 発明 。標準 Ruby Matz Ruby 処理系（MRI） 知 。
本 、MRI 動 解説 。私 Matz 自分 言語 実装 学 。 長年 Ruby 処理系 開発 。RubyMotion MacRuby、IronRuby 特定 上 実行 設計 、Topaz JRuby C 言語 使 実装 。後者 Rubinius Ruby自身 実装
。Matz自身 現在、mruby Ruby 処理系 開発
xxiii
。
Ruby処理系 、JRuby Rubinius 第10章、第11章、
第12章 詳細 触 、同 言語 実装 異 哲学 使用 学 。別 Ruby処理系 学 、MRI 実装 視点 得 。
本書
構成
第 1 章 Ruby 学 。 最 魅力的 分野 。 言 語 与 解釈 ？ 具体的 実 現 ？ 第 2 章 、 書 実行 前 、Ruby 使 別 言語 変換 説明 。 第 3 章 実行 Ruby 使 仮想 紹介 。仮想 中身 、 仕組 動 ？ 理解 仮想 詳 見 。 第 4 章 引 続 Ruby 仮 想 説 明 。Ruby if...else句 while...end文 制御構造 実装 見 。 、 呼 出 実装 調査 。 第 5 章 Ruby 実装 解説 。 関連 ？ Ruby 内 部 何 ？ 第 6 章 Ruby 関連 調 。Ruby 中 定数 見 学 。 第 7 章 Ruby 実装 見 。 明 、 保存 Ruby 格納 。MRI 数多 内部 保存 使 。 第 8 章 扱 Ruby 最 洗練 便利 機能 。 章 Lisp 発明 基 明 。 第 9 章 Ruby 最 難 分野 挑 。 Ruby 内部 実装 学 、 効果的 使 。第 10 章 Java 実装 Ruby 処理系、JRuby 紹介 。JRuby Ruby
xxiv 見 。 第 11 章 紹介 、最 画期的 興味深 Ruby処理系 Rubinius 。Rubinius 中 Ruby 探 出 （ 修正 ）方法 学 、Ruby 動 。 第 12 章 最後 章 。 、 最 神秘的 困 惑 話題 （GC） 取 上 本書 締
。Rubinius JRuby 、MRI 全 異 GC 採用
説明 。 Ruby 内部実装 側面 学 、Ruby 複雑 機能 使 何 起 深 知識 得 。 1600 年代 ・ ・ 顕微鏡 通 初 微生物 観 察 、Ruby 内部 覗 、興味深 構造 満 世界 発見 。 一緒 、Ruby 命 魅力的 舞台 裏 出 ！
書
Ruby 実行
3
1
字句解析 構文解析
実行 手前 、Ruby 何回 読 、変換 ？ 1 回？ 2 回？ 正解 3回 。大規模 Rails 単純 Sinatra 違 。Ruby 実行 、Ruby 決 3 回 小 分割 別 形式 合 ！ ruby 実 行 実際 結果 出力 間、 書 Ruby 、 技術、 、 伴 長 道 辿 。 旅 概観 図1-1 示 。 トークン 列 ノードAST YARV命令 Rubyコード 字句解析 構文解析 コンパイル N図 1-1 Ruby 中 進 旅 、Ruby 字句解析 。字句解析 、 内 読 込 、 Ruby言語内 使 単語 列、 列 変換 。続 、Ruby 列 構文解析 。構文解析 、 列 Ruby 構文 意味 単位 化 。 単 語列 化 文章 同 。最後 、Ruby 構文 仮想 使 実行 低 命令 。4 第1章 字句解析 構文解析 第3章 説明 。 、 理解 Ruby 行 字句解析 構文解析 説明 。 、第2章 全 異 言語 翻訳 作業 通 Ruby 説明 。 note 本書 大部分 、1993 年 Ruby 発明 氏 名前 Matz’s Ruby Interpreter（MRI） 名称 知 、 標準 Ruby 処理 系 学 。Ruby 、MRI 加 処理系 存在 。Ruby Enterprise Edition MagLev、MacRuby RubyMotion、mruby 、他
多 処理系 存在 。第 10 章 第 11 章、第 12 章 Ruby 処理系 2 、JRuby Rubinius 見 。
字句解析：Ruby
構成
言葉
次 示 単純 Ruby 書 、simple.rb 名 付 保存 。 O 1-1 単純 Ruby （simple.rb） 10.times do |n| puts n end 実行 、出力 次 。 O 1-2 simple.rb（ 1-1） 実行結果 $ ruby simple.rb 0 1 2 3--snip--ruby simple.rb 打 ENTER 押 後、一体何 起
？ 処理 一般的 初期処理 置 、Ruby 最初 simple.rb 開 読 込 。次 Ruby 、 、 書 意味 理解 必要 。 行 ？ simple.rb 読 込 後、Ruby 図1-2 示 一連 文字 遭遇 （話 単純 、 最初 行 示 ）。
字句解析：Ruby 構成 言葉 5 1 0 . t i m e s d o | n | N図 1-2 simple.rb 最初 行 Ruby 文字 列 出会 、字句解析 行 。 、 読 理解 可能 単語 列、 列 文字 変換 。図1-3 示 、Ruby 文字 最初 位置 開始 。 1 0 . t i m e s d o | n | N図 1-3 Ruby 字句解析 開始 Ruby C 、文字 一文字 読 込 、 内容 従 処理 処理 含 。 物事 単純 、 字句解析 独立 説明 。 、実際 構文解析 新 必要 、 C 書 字句解析 呼 出 。字句解析 、構文解析中 行 独立 処理 。 、今 Ruby 内 文 字 字句解析 見続 。 Ruby 1 数字 始 認識 、数字 文字 現 文字 読 込 繰 返 。図1-4 0 見 。 1 0 . t i m e s d o | n | N図 1-4 Ruby 次 文字 進 、 読 込 続 、図1-5 文字 検出 。 1 0 . t i m e s d o | n | N図 1-5 Ruby 文字 検出 浮動小数点数値 一部 可能性 、Ruby 文字 数値 解釈 。 図1-6 示 、Ruby 次 文字t 進 。
6 第1章 字句解析 構文解析 1 0 . t i m e s d o | n | N図 1-6 Ruby 初 数値 文字 検出 数値 文字 検出 、Ruby 読 込 停止 。 後 数値 来 、Ruby 字句 区切 、図1-7 示 、一文字前 戻 。 1 0 . t i m e s d o | n | N図 1-7 Ruby 一文字前 戻 最後 、Ruby 検出 数値文字 tINTEGER 呼 最初 変 換 。 tINTEGER . t i m e s d o | n | 10 N図 1-8 Ruby 最初 2 文字 tINTEGER 変換 Ruby 中 文字 1 進 、 列 変換 、必要 応 文字 化 。2 図1-9 示 一文字 。 t i m e s d o | n | tINTEGER 10 . N図 1-9 Ruby 文字 変換 次 、図1-10 Ruby 文字 times 遭遇 、識別子 作成 。
