C/C++之回调函数

C/C++之回调函数

今天讨论下C/C++中的回调函数。

编程分为两类：系统编程（system programming）和应用编程（application programming）。所谓系统编程，简单来说，就是编写库；而应用编程就是利用写好的各种库来编写具某种功用的程序，也就是应用。系统程序员会给自己写的库留下一些接口，即API（application programming interface，应用编程接口），以供应用程序员使用。所以在抽象层的图示里，库位于应用的底下。

当程序跑起来时，一般情况下，应用程序（application program）会时常通过API调用库里所预先备好的函数。但是有些库函数（library function）却要求应用先传给它一个函数，好在合适的时候调用，以完成目标任务。这个被传入的、后又被调用的函数就称为回调函数（callback function）。

打个比方，有一家旅馆提供叫醒服务，但是要求旅客自己决定叫醒的方法。可以是打客房电话，也可以是派服务员去敲门，睡得死怕耽误事的，还可以要求往自己头上浇盆水。这里，“叫醒”这个行为是旅馆提供的，相当于库函数，但是叫醒的方式是由旅客决定并告诉旅馆的，也就是回调函数。而旅客告诉旅馆怎么叫醒自己的动作，也就是把回调函数传入库函数的动作，称为登记回调函数（to register a callback function）。如下图所示（图片来源：维基百科）：

lt;img src="https://pic1.zhimg.com/50/0ef3106510e2e1630eb49744362999f8_hd.jpg" data-rawwidth="625" data-rawheight="233" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="625" data-original="https://pic1.zhimg.com/0ef3106510e2e1630eb49744362999f8_r.jpg"gt;

可以看到，回调函数通常和应用处于同一抽象层（因为传入什么样的回调函数是在应用级别决定的）。而回调就成了一个高层调用底层，底层再回过头来调用高层的过程。（我认为）这应该是回调最早的应用之处，也是其得名如此的原因。

回调机制的优势

从上面的例子可以看出，回调机制提供了非常大的灵活性。请注意，从现在开始，我们把图中的库函数改称为中间函数了，这是因为回调并不仅仅用在应用和库之间。任何时候，只要想获得类似于上面情况的灵活性，都可以利用回调。

这种灵活性是怎么实现的呢？乍看起来，回调似乎只是函数间的调用，但仔细一琢磨，可以发现两者之间的一个关键的不同：在回调中，我们利用某种方式，把回调函数像参数一样传入中间函数。可以这么理解，在传入一个回调函数之前，中间函数是不完整的。换句话说，程序可以在运行时，通过登记不同的回调函数，来决定、改变中间函数的行为。这就比简单的函数调用要灵活太多了。

在理解“回调函数”之前，首先讨论下函数指针的概念。

函数指针

（1）概念：指针是一个变量，是用来指向内存地址的。一个程序运行时，所有和运行相关的物件都是需要加载到内存中，这就决定了程序运行时的任何物件都可以用指针来指向它。函数是存放在内存代码区域内的，它们同样有地址，因此同样可以用指针来存取函数，把这种指向函数入口地址的指针称为函数指针。

（2）先来看一个Hello World程序：

int main(int argc,char* argv[]){    printf("Hello World!\n");    return 0;}

然后，采用函数调用的形式来实现：

void Invoke(char* s);​int main(int argc,char* argv[]){    Invoke("Hello World!\n");    return 0;}​void Invoke(char* s){    printf(s);}

用函数指针的方式来实现：

void Invoke(char* s);​int main(){    void (*fp)(char* s);    //声明一个函数指针(fp)            fp=Invoke;              //将Invoke函数的入口地址赋值给fp    fp("Hello World!\n");   //函数指针fp实现函数调用    return 0;}​void Invoke(char* s){    printf(s);}

由上知道：函数指针函数的声明之间唯一区别就是，用指针名（fp）代替了函数名Invoke，这样这声明了一个函数指针，然后进行赋值fp=Invoke就可以进行函数指针的调用了。声明函数指针时，只要函数返回值类型、参数个数、参数类型等保持一致，就可以声明一个函数指针了。注意，函数指针必须用括号括起来 void (fp)(char* s)。

实际中，为了方便，通常用宏定义的方式来声明函数指针，实现程序如下：

typedef void (*FP)(char* s);void Invoke(char* s);​int main(int argc,char* argv[]){    FP fp;      //通常是用宏FP来声明一个函数指针fp    fp=Invoke;    fp("Hello World!\n");    return 0;}​void Invoke(char* s){    printf(s);}

下面用程序对函数指针数组来个大致了解：

#include <iostream>#include <string>using namespace std;​typedef void (*FP)(char* s);void f1(char* s){cout<<s;}void f2(char* s){cout<<s;}void f3(char* s){cout<<s;}​int main(int argc,char* argv[]){    void* a[]={f1,f2,f3};   //定义了指针数组，这里a是一个普通指针    a[0]("Hello World!\n"); //编译错误，指针数组不能用下标的方式来调用函数​    FP f[]={f1,f2,f3};      //定义一个函数指针的数组，这里的f是一个函数指针    f[0]("Hello World!\n"); //正确，函数指针的数组进行下标操作可以进行函数的间接调用        return 0;}

回调函数

（1）概念：回调函数，顾名思义，就是使用者自己定义一个函数，使用者自己实现这个函数的程序内容，然后把这个函数作为参数传入别人（或系统）的函数中，由别人（或系统）的函数在运行时来调用的函数。函数是你实现的，但由别人（或系统）的函数在运行时通过参数传递的方式调用，这就是所谓的回调函数。简单来说，就是由别人的函数运行期间来回调你实现的函数。

（2）标准Hello World程序：

int main(int argc,char* argv[]){    printf("Hello World!\n");    return 0;}

将它修改成函数回调样式：

//定义回调函数void PrintfText() {    printf("Hello World!\n");}​//定义实现回调函数的"调用函数"void CallPrintfText(void (*callfuct)()){    callfuct();}​//在main函数中实现函数回调int main(int argc,char* argv[]){    CallPrintfText(PrintfText);    return 0;}

修改成带参的回调样式：