Ruby: クラス名の先頭につける :: (先頭二重コロン) は何？

TL;DR

• ClassA は相対指定、::ClassA は絶対指定
• 相対指定は、その呼び出し元から最も近く、呼び出し元と同階層か、それより上の階層にあるクラスを参照する
• 絶対指定は、トップレベルを指す
• ::ClassA と Object::ClassA は同じ挙動になる

はじめに

業務で Ruby を書いているのですが、クラス名を指定するときに先頭に :: をつける記法が、:: をつけない記法とどう違うのか、について教えていただいたので、自分の頭の中の整理も兼ねてまとめたいと思います。

Ruby の文法に関する内容なので N 番煎じだとは思いますが、自分なりにできるだけ丁寧に説明してみました。参考になれば幸いです。また、誤っている箇所があればご指摘いただけると幸いです。

動作確認したバージョンは、Ruby 2.5.1 です。

3 種類のクラスの指定方法

class ClassA
  def greet
    "Hello from ClassA"
  end
end

上記のコードで ClassA の greet メソッドを呼び出したいとき、以下の 3 つのクラスの指定方法があります。

1. ClassA.new.greet
2. ::ClassA.new.greet
3. Object::ClassA.new.greet

実際に実行してみると、以下のようになります。

ClassA.new.greet          #=> "Hello from ClassA"
::ClassA.new.greet        #=> "Hello from ClassA"
Object::ClassA.new.greet  #=> "Hello from ClassA"

1 つめの記法はごく自然だと思いますが、実は 2 つめや 3 つめの記法でも、上記のコードでは同じ結果が得られます。ではこれらの違いは一体何でしょうか？

絶対的な指定と相対的な指定

また別のコード例を見てみましょう。

class ClassA
  def greet
    "Hello from ClassA"
  end

  class ClassB
    def greet
      "Hello from ClassA::ClassB"
    end

    class ClassA
      def greet
        "Hello from ClassA::ClassB::ClassA"
      end
    end

    class ClassC
      def relative
        ClassA.new.greet
      end

      def absolute_by_double_colon
        ::ClassA.new.greet
      end

      def absolute_by_object
        Object::ClassA.new.greet
      end
    end
  end
end

ClassA::ClassB::ClassC に 3 つのメソッドがあります。relative は 1 つめの記法、absolute_by_double_colon は 2 つめの記法、absolute_by_object は 3 つめの記法でそれぞれクラス内のメソッドを呼び出しています。

これらのメソッドを実行してみると以下のような結果になります。

ClassA::ClassB::ClassC.new.relative                  #=> "Hello from ClassA::ClassB::ClassA"
ClassA::ClassB::ClassC.new.absolute_by_double_colon  #=> "Hello from ClassA"
ClassA::ClassB::ClassC.new.absolute_by_object        #=> "Hello from ClassA"

1 つめは ClassA::ClassB::ClassA を参照しているのに対し、2 つめと 3 つめは ClassA を参照しています。これはどういうことでしょう。

メソッド名が若干ヒントになっていましたが、1 つめは相対的に参照しているのに対し、2 つめと 3 つめは絶対的に参照しています。

もう少し詳しく見てみましょう。

relative

ClassA.new.greet のように直接クラス名を書くと、その呼び出し元から最も近く、呼び出し元と同階層か、それより上の階層にあるクラスを参照します。同階層に該当するクラス (今回は ClassA) がなければ上の階層へ、上の階層にもなければそのまた上の階層へ... と辿っていきます。

今回の場合は、ClassA::ClassB::ClassC の relative メソッドを呼び出したときに、まず同階層に ClassA があるかどうかを探索します。ClassC には ClassA がないので、上の階層に行きます。

すると ClassB には ClassA がありました。そのため、ClassA::ClassB::ClassA が new でインスタンス化され、greet メソッドが呼ばれました。

absolute_by_double_colon

::ClassA.new.greet のように先頭に :: をつけるとトップレベルの階層を意味します。つまり、::ClassA は一番外側の ClassA を指します。そのため、もし、ClassA::ClassB::ClassA をこの記法で参照したい場合は、::ClassA::ClassB::ClassA と書く必要があります。

少しややこしいですが、ClassA.new.greet のように、相対的に指定する場合は、同階層から上の階層へ順番に探索していくのに対し、::ClassA.new.greet のように、絶対的に指定した場合は、トップレベルから見て、該当する階層にそのクラスがなければエラーになります。

たとえば、relative メソッドの中身を ClassB.new.greet に書き換えると、ClassA::ClassB を参照しますが、absolute_by_double_colon を ::ClassB.new.greet に書き換えるとエラーになります。なぜなら、トップレベルは ClassA であり、ClassB ではないからです。もし ClassA::ClassB を参照したい場合は ::ClassA::ClassB と書く必要があります。

absolute_by_object

Object::ClassA.new.greet のような記法は ::ClassA.new.greet と同じです。

相対指定で下には辿らないか確認

ClassA.new.greet のような相対指定の場合は、まず同階層を探索し、なければ上へ上へと探索します。

しかし、先ほどのコードだけを見ると、「下の階層がないから上を探索したのでは？ もし下の階層のほうにも ClassA があり、そちらのほうがトップレベルの ClassA よりも近い場所にあれば下の階層が参照されるのでは？」という疑問が湧いてくるかもしれません。

では、本当に下には辿らないのか試してみましょう。

class ClassA
  def greet
    "Hello from ClassA"
  end

  class ClassB
    class ClassC
      class ClassD
        def relative
          ClassA.new.greet
        end

        class ClassE
          class ClassA
            def greet
              "Hello from ClassA::ClassB::ClassC::ClassD::ClassE::ClassA"
            end
          end
        end
      end
    end
  end
end

ClassA は、トップレベルから見た ClassA と、ClassA::ClassB::ClassC::ClassD::ClassE::ClassA があります。そして呼び出すのは ClassA::ClassB::ClassC::ClassD の relative メソッドです。

ここで relative メソッドを呼び出してみましょう。

ClassA::ClassB::ClassC::ClassD.new.relative  #=> "Hello from ClassA"

トップレベルの ClassA が参照されました。ClassA::ClassB::ClassC::ClassD に近いのは、ClassA::ClassB::ClassC::ClassD::ClassE::ClassA のほうですが、こちらは参照されませんでした。この結果から、「最も近い階層にあるクラス」ではなく、「最も近くて、自身よりも同階層か上の階層にあるクラス」が参照されることがわかります。

まとめ

• ClassA は相対指定、::ClassA は絶対指定
• 相対指定は、その呼び出し元から最も近く、呼び出し元と同階層か、それより上の階層にあるクラスを参照する
• 絶対指定は、トップレベルを指す
• ::ClassA と Object::ClassA は同じ挙動になる