C和C++中回调的总结

转自：https://my.oschina.net/macwe/blog/271609

最近正在改进我的网络库，网络库层和业务层之间的接口如何设计思考了很久，这里总结一下我的思路，欢迎大家探讨。

这里先列出本文讨论的集中接口的形式:

• 函数指针
• 虚函数
• 函数对象
• function/bind
• signal/slot

1 回调函数

#include <stdio.h>// 声明一个回调函数的例子typedef void (*Handler)(const char *text);void SayHandler(const char *text){    printf("Hello: %s!\r\n", text);}int main(int argc, char **argv){    Handler say; // 函数指针    say = SayHandler; // 给函数指针赋值    say("macwe"); // 调用函数    return 0;}

以上便是c语言中函数回调的通常的方法，就是利用函数指针

接下来看看函数指针的汇编后的样子，以下为上面main函数的部分代码：

main:    pushl   %ebp    movl    %esp, %ebp    andl    $-16, %esp    subl    $32, %esp    movl    $SayHandler, 28(%esp)    movl    $.LC1, (%esp)    movl    28(%esp), %eax    call    *%eax    movl    $0, %eax    leave    ret

通过汇编我们可以看到函数回调本质上就是call,(^_^当然，这是废话)

2 虚函数

接下来我们看看虚函数如何实现回调

#include <stdio.h>// 定义一个接口class IHandler {public:    virtual void say(const char *text) = 0;};// 实现这个接口class Impl : class public IHandler {public:    void say(const char *text)    {        printf("Hello: %s", text);    }};int main(int argc, char **argv){    IHandler *handler; // 接口指针    Impl impl; // 实现类    handler = dynamic_cast<IHandler *>(&impl);    handler.say("macwe");    return 0;}

这应该是过去C++开发中比较流行的一种方法吧，使用虚函数调用的时候从vtbl中找到实际要实行的函数来运行，本质上就是函数指针，多了一次从vtbl中跳转到实际要执行的函数指针的开销。因为使用还算方便，这点开销还是可以接受的。

3 函数对象

#include <iostream>     // std::cout#include <algorithm>    // std::count_if#include <vector>       // std::vectortemplate<typename T>class Pred{private:    T _val;public:    Pred(T val):_val(val){}    bool operator()(T val){        return val>_val;    }};int main (int argc, char **argv) {    std::vector<int> myvector;    for (int i=1; i<10; i++) myvector.push_back(i);    int mycount = count_if (myvector.begin(), myvector.end(), Pred<int>(5));    std::cout << "myvector contains " << mycount;    return 0;}

在std中使用挺广泛的，比如上面的count_if函数的最后一个参数。他是一个重载了"()"运算符的类，通过和模板的组合使用还是挺灵活的，在实际的项目中会比虚函数那种方式好维护。也没什么开销.

protobuf中的Closure类就是一个例子，值得学习一下。

4 function/bind

#include <stdio.h>#include <functional>using namespace std::placeholders;class A{public:    void say(const char *text)    {        printf("Hello: %s", text);    }};int main(int argc, char **argv){    std::function<void()> handler;    A a;    handler = std::bind(&A::say, &a, _1);    handler("macwe");    return 0;}

这种方式算是目前在std支持范围类最优雅的回调的方式了，使用还算简单明了。内部原理还是使用函数对象与模板的结合，没有什么特别的开销，作为服务端开发也是可以接受的（我认为绝大部份的场景都不会对性能有什么影响）。能封装成这么简洁的形式还是能够看到大神们的智慧的。

陈硕大牛的muduo网络库就使用function/bind作为网络库的接口。

5 singal/slot

这里是一个Qt的例子：

#include <QObject>class Counter : public QObject{    Q_OBJECTpublic:    Counter() { m_value = 0; }    int value() const { return m_value; }public slots:    void setValue(int value);signals:    void valueChanged(int newValue);  // 声明一个信号private:    int m_value;};// 这是slot的实现，当m_value值改变的时候就发送valueChanged信号void Counter::setValue(int value){    if (value != m_value) {        m_value = value;        emit valueChanged(value);    }}Counter a, b;// 将singal和slot连接QObject::connect(&a, SIGNAL(valueChanged(int)), &b, SLOT(setValue(int)));a.setValue(12);     // a.value() == 12, b.value() == 12b.setValue(48);     // a.value() == 12, b.value() == 48

这是目前C++中我认为最方便的一种实现接口的方式了，不管信号的接受函数是否存在都不会有问题，当信号的接收函数不存在时跳过就是了。

他的实现方式有一点点类似与发布-订阅模式的实现，需要一个数据结构(可以是list、map等)来存储singal、slot绑定后的函数对象，当有信号时还需要查找对应的函数对象，会增加额外的开销，这对于高性能的服务端开发是不可原谅的。

因为回调是一个频繁使用的东西，根据使用的场景来判断是否要使用这种机制，比如对性能要求不高的客户端开发使用它还是不错的，当然除非特殊情况一般都不推荐使用C++来开发客户端了^_^.挺矛盾的，能有C++的场景一般都对性能要求比较高的，所以一般不考虑用这个东西。

6 总结

当然只要目前计算机处理器的设计思想没有什么重大变化，本质上都是调用汇编中的call指令。我认为以上的几种回调的方法本质上也是函数指针而已，但是随着软件工程和软件规模的发展，人们必然要不断改进使用的方法，不断的将复杂的使用方式做的简单。这样才可以让更多的人能够更好的使用它们。当然如果想提高自己的话还是要弄明白内部到底是怎么回事的。

这里推荐一篇好文章：孟岩的 function/bind的救赎（上）