Ruby语言中的泛回调及其在C++语言中的模拟实现

Ruby语言的类(class)所定义的任何方法(method)都能接受一个过程对象(proc)作为附加参数,在方法中只要使用yield表达式便能调用此过程对象。调用时此过程对象的参数由yield表达式指定，其返回值作为yield表达式的值返回。
 
下面给出一个Ruby文档中的具体例子。

def threeTimes yield yield yieldendthreeTimes { puts "Hello" }#输出结果HelloHelloHello 

上例中所定义的全局方法threeTimes三次使用yield表达式语句调用了所接受的过程对象，而实际调用所给出的过程对象的功能是打印Hello,因此结果便是打印三行Hello。
 
分析上例不难得出结论，Ruby中方法的过程对象本质上相当于回调函数(callback)，其功能与Java的Listener以及.NET的delegate相当。由于Ruby具有动态语言的特点，其过程对象的参数和返回值类型不必像Listener和delegate那样事先定义，因此这种回调可以称之为泛回调(generic callback)。Ruby中的过程体可以存放在变量中，平时不活跃，只有在被调用时才被执行，因此其兼具懒函数(lazy function)的特点。
 
注意Ruby中的yield关键字所实现的功能与Python和C#的同名关键字不同，后两者在将自身的参数返回调用者之前，先保存函数现场，以备下次调用。此类功能一般被称作协程(coroutine)。
 
试比较以下Python代码

def f(): yield "Hello" yield "Hello" yield "Hello"g=f()g.next();g.next();g.next()#输出结果'Hello''Hello''Hello'

下面给出一个较为复杂的例子（取自Ruby文档），并用C++模拟其功能。
 
Ruby代码

class Array def inject(n) each { |value| n = yield(n, value) } n end def sum inject(0) { |n, value| n + value } end def product inject(1) { |n, value| n * value } end def find for i in 0...size value = self[i] return value if yield(value) end return nil end end[ 1, 2, 3, 4, 5 ].sum # 15[ 1, 2, 3, 4, 5 ].product # 120[ 1, 2, 3, 4, 5 ].find {|v| v*v > 10 } # 4

C++代码

#include <iostream>#include <boost/foreach.hpp>#include <boost/assign.hpp>#include <boost/function.hpp>#include <boost/spirit/phoenix.hpp>using namespace std;using namespace boost;using namespace assign;using namespace phoenix; template<typename T>struct Array{ typedef vector<T> self_t; typedef boost::function<T(T,T)> func_t1; typedef boost::function<bool(T)> func_t2; Array(const self_t& arr) : m_arr(arr) {} T inject(T n, func_t1 f){ BOOST_FOREACH(T v, m_arr) n = f(n, v); return n; } T sum(){ return inject(0, arg1 + arg2); } T product(){ return inject(1, arg1 * arg2); } const T* find(func_t2 f){ BOOST_FOREACH(T v, m_arr) if(f(v)) return &v; throw NULL; }private: const self_t& m_arr;}; int main(){ vector<int> v; v += 1,2,3,4,5; Array<int> a(v); cout << a.sum() << endl; cout << a.product() << endl; cout << *a.find(arg1 * arg1 > 10) << endl; return 0;}//15//120//4

Ruby部分代码说明

1. Array类为Ruby内置数组类型，与Python的list类型类似，其成员类型不受限制
2. Array类的each方法遍历所有数组成员，遍历时将数组成员作为参数依次调用其回调函数。
3. Array类的inject方法为sum方法和product方法的辅助方法，接受参数n作为初始值。该方法首先调用each方法遍历所有数组成员，遍历时将数组成员value与自身的参数n作为参数调用回调函数，并将每次调用的返回值保存在变量n中。最后返回变量n的值。
4. Array类的sum方法调用inject方法实现求和功能，其给予inject方法的初始值为0，回调函数的功能为返回数组成员value与参数n之和。
5. Array类的product方法调用inject方法实现求积功能，其给予inject方法的初始值为1，回调函数的功能为返回数组成员value与参数n之积。
6. Array类的find方法遍历所有数组成员，遍历时将数组成员作为参数依次调用其回调函数，检查回调函数的值，如返回值为true，则中止遍历，返回该成员。如果没有一次调用返回true，则返回空对象nil。

 

C++部分代码说明

1. Ruby数组用标准库的vector组件来模拟。
2. Ruby数组的遍历用boost库的foreach组件来模拟。
3. Ruby回调函数用boost库的function组件来模拟。
4. Ruby数组的初始化用boost库的assign组件来模拟。
5. Ruby回调函数的懒函数特性用boost库的phoenix子库来模拟。boost库的lambda子库也能完成此功能，但属于spirit子库的phoenix子库功能更为强大，其函数式编程功能远超lambda子库，值得推荐。