Rubyの学習でinitializeメソッドとnewメソッドがわかりません。

Question

#前提
作りながら学ぶRuby第二版を進めていて、本文は一部抜粋させていただいております。
質問回数が少ないため、引用方法など間違えているかもしれませんが、その際はご指摘ください。

属性に最初に持たせる値を決めるために、初期化する方法も必要ですね。Rubyでは、あるクラスのインスタンスを作成するときにはnewメソッドを呼び出すことはすでに説明しました。そのクラスに操作「initialize」メソッドが用意されている時は、newメソッドはinitializeメソッドを呼び出して初期化の処理に利用します。例えば、Studentクラスが名前を格納するインスタンス変数「@name」と、年齢を格納するインスタンス変数「@age」を持っているとして、初期化のためにinitializeメソッドを用意するには、メソッドを定義するときに使う予約語「def」を使って次のように書きます。なお、このinitializeメソッドは、newメソッドの処理の内部でインスタンスの初期化のために使うメソッドなので、インスタンスの外部からは呼び出すことができません。

#質問事項
0. なぜ初期化するのか
0. initializeメソッドとnewメソッドは何を行っているのか？
0. newメソッドの処理の内部でインスタンスの初期化のために使うメソッドなので、インスタンスの外部からは呼び出すことができませんとはどういう意味なのか？

Answer 1

newとinitializeまぎらわしいですし、わかりにくいですよね。
さらに、わかりにくくなるかもしれませんが、実はもう一つ大事なメソッドがあります allocate です。

例えば Greeting というクラスがあったとします。

class Greeting
end

通常は Greeting.new として Greeting のインスタンスを生成します。

Greeting.new # => #<Greeting:0x007fc9848da040>

ですね。

実は Greeting のインスタンスを生成するには、もう1つ方法があって、それが先程の allocate です。

Greeting.allocate # => #<Greeting:0x007fc9874adf00>

はい。こちらでも、ちゃんとGreeting のインスタンスが生成されました。

さて、Greetingクラスに morning メソッドを追加しましょう

class Greeting
  def morning
    puts 'おはよう'
  end
end

で、newとallocateを試してみましょう

Greeting.new.morning # => おはよう
Greeting.allocate.morning # => おはよう

同じですね。newでもallocateでもGreetingクラスのインスタンスが生成されるのでGreetingクラスの
インスタンスメソッドである #morging はちゃんと実行できます。

さて、initialize を使ってみましょう。
例の初期化をするメソッドです。
この場合は挨拶に含める相手の名前を保存する @name というインスタン変数を初期化してみます。

class Greeting
  def initialize(name)
    @name = name
  end
  
  def morning
    puts "#{@name}さん。おはよう"
  end
end

initialize メソッドを追加しました。
初期化というより初期値の設定といった方がいいかもしれませんね。

そして morning メソッドも initialize で初期化した @name を使うように変更しました。

また、newとallocateを試してみましょう

Greeting.new.morning # => ArgumentError: wrong number of arguments (given 0, expected 1)
Greeting.allocate.morning # => さん。おはよう

あれあれ? new は例外が発生しました。引数の数が1であるべきなのに0だという例外です。
一方 allocate は例外は発生しませんでしたが @name が表示されていません。

つまり

• new すると、new の処理過程の中で initialize が呼ばれているので、引数が必要な initialize が

呼び出された時点で ArgumentError が発生する

• allocate は initialize を呼ばないので ArgumentError は発生しないものの @name は空のまま

という事です。

さて、では initialize に引数を渡すにはどうしたらよいでしょう。

Greeting.allocate で Greeting インスタンス を生成して、その initialize メソッドを読んであげればいいのですが

Greeting.allocate.initialize('hana-da').morning # => NoMethodError: private method `initialize' called for #<Greeting:0x007fc985972b78>

initializeは外から呼べないというのはこうこう風になるという事です。

そこで、 new は allocate して initialize するメソッドだった事を思い出しつつ
new に initialize に渡したい引数を渡してみます。

Greeting.new('hana-da').morning # => hana-daさん。おはよう

やったー!!!!

これで初期化(初期値が設定)されたインスタンスに対しmoringメソッドを呼ぶ事で、ちゃんと挨拶ができるように
なりました。

%w(Ringo Dingo Bingo).each do |name|
  Greeting.new(name).morning
end
# Ringoさん。おはよう
# Dingoさん。おはよう
# Bingoさん。おはよう

いやー便利です。

さて。ここで initialize は必須なのか? という話

特に必須ではないです。

initialize を定義せずに、かわりに @name に値を設定する name= メソッドを追加してあげましょう

class Greeting
  def name=(name)
    @name = name
  end

  def morning
    puts "#{@name}さん。おはよう"
  end
end

こうすると

g = Greeting.new
g.morning # => さん。おはよう

initialize を定義していないので引数なしでも ArgumentError は発生しませんが、@name もからっぽです。
そこで morning を呼ぶ前に name= で @name に値をセットしてあげると

g = Greeting.new # => #<Greeting:0x007fc984929af0>
g.name = 'hana-da'    # => "hana-da"
g.morning             # => hana-daさん。おはよう

名前でました!!!

でもこうやって1つ1つ設定するの面倒ですよね。今回は @name だけですが複雑なクラスになると沢山のインスタンス変数を
使ったりします。

そういう初期化(初期値の設定)を initilize メソッドにまとめておくととっても便利。というお話でした。

Answer 2

質問1「なぜ初期化するのか」

端的に言えば、「必要だから」です。多くの場合、オブジェクトが正しく動作するためには、内部が一定の状態を持っている必要があります。それを整えるために使うメカニズムがinitializeです。逆を返せば、「親クラスにあるものそのままでいい」というような状況なら、initialize自体を書かなくて構いません。

質問2「initializeメソッドとnewメソッド何を行っているのか」

newが行う作業は、大きく2つにわけられます。

1. 新しいインスタンスが使うメモリを確保する
2. initializeを呼び出して、内部状態を整える（newへの引数がinitializeに渡されます）

質問3「外部から呼べない、とは？」

Rubyの場合、initializeという名前のメソッドは自動的にprivateとなり、オブジェクト.initializeの形の呼び出しができなくなります。同じクラスの中からinitializeだけで呼ぶ、あるいは__send__で無理やり呼ぶことは可能です。