函数指针之回调机制

xiaoxiao2021-02-28  46

回调函数是你写一个函数,让预先写好的系统来调用。你去调用系统的函数,是直调。让系统调用你的函数,就是回调。 1.回调函数是一个很有用,也很重要的概念。当发生某种事件时,系统或其他函数将会自动调用你定义的一段函数。 2.回调函数就相当于一个中断处理函数,由系统在符合你设定的条件时自动调用。为此,你需要做三件事:1,声明;2,定义;3,设置触发条件,就是在你的函数中把你的回调函数名称转化为地址作为一个参数,以便于系统调用。 3.所谓回调函数就是按照一定的形式由你定义并编写实现内容,当发生某种事件时,而由系统或其它函数来调用的函数。使用回调函数实际上就是在调用某个函数时,将自己编写的一个函数的地址作为参数传递给那个函数。而那个函数在需要的时候,也就是某种事情发生的时候,利用传递的函数地址调用回调函数,这时你可以利用这个机会在回调函数中处理消息或完成一定的操作。回调函数只能是全局函数,或者是静态函数,因为这个函数只是在这个类中使用,所以为了维护类的完整性,我们用类的静态成员函数来做回调函数。 4.对于很多初学者来说,往往觉得回调函数很神秘,很想知道回调函数的工作原理。本文将要解释什么是回调函数、它们有什么好处、为什么要使用它们等等问题,在开始之前,假设你已经熟知了函数指针。 (1)什么是回调函数? 简而言之,回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针(地址)作为参数传递给另一个函数,当这个指针被用为调用它所指向的函数时,我们就说这是回调函数。 (2)为什么要使用回调函数? 因为可以把调用者与被调用者分开。调用者不关心谁是被调用者,所有它需知道的,只是存在一个具有某种特定原型、某些限制条件(如返回值为int)的被调用函数。 如果想知道回调函数在实际中有什么作用,先假设有这样一种情况,我们要编写一个库,它提供了某些排序算法的实现,如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等,但为使库更加通用,不想在函数中嵌入排序逻辑,而让使用者来实现相应的逻辑;或者,想让库可用于多种数据类型(int、float、string),此时,该怎么办呢?可以使用函数指针,并进行回调。 回调可用于通知机制,例如,有时要在程序中设置一个计时器,每到一定时间,程序会得到相应的通知,但通知机制的实现者对我们的程序一无所知。而此时,就需有一个特定原型的函数指针,用这个指针来进行回调,来通知我们的程序事件已经发生。实际上,SetTimer()API使用了一个回调函数来通知计时器,而且,万一没有提供回调函数,它还会把一个消息发往程序的消息队列。 另一个使用回调机制的API函数是EnumWindow(),它枚举屏幕上所有的顶层窗口,为每个窗口调用一个程序提供的函数,并传递窗口的处理程序。如果被调用者返回一个值,就继续进行迭代,否则,退出。EnumWindow()并不关心被调用者在何处,也不关心被调用者用它传递的处理程序做了什么,它只关心返回值,因为基于返回值,它将继续执行或退出。 不管怎么说,回调函数是继续自C语言的,因而,在C++中,应只在与C代码建立接口,或与已有的回调接口打交道时,才使用回调函数。除了上述情况,在C++中应使用虚拟方法或函数符(functor),而不是回调函数。 (这里引用了知乎上一些知友的回答,感觉不错,有助于理解,这里引用作为借鉴,如有冒犯,烦请告知)     我们先来回顾一下函数指针,函数指针是专门用来存放函数地址的指针,函数地址是一个函数的入口地址,函数名代表了函数的入口地址。当一个函数指针指向了一个函数,就可以通过这个指针来调用该函数,可以将函数作为参数传递给函数指针。     那函数指针在我们实际编程中会起到怎样的作用呢?前一篇关于函数指针的文章中,我们已经提到线程创建、信号注册中都用到了函数指针,下面我们将介绍函数指针的一个经典应用---回调函数。     看一看百度百科如何定义的回调函数:     回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针(地址)作为参数传递给另一个函数,当这个指针被用来调用其所指向的函数时,我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用,而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的,用于对该事件或条件进行响应。      简单的讲,一般写程序是你调用系统的API,如果把关系反过来,你写一个函数,让系统调用你的函数,那就是回调了,那个被系统调用的函数就是回调函数。      说详细点,我们知道,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)。      我们可以这样理解: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: 这样看是不是都晕了,没事,我们再来一次总结: 回调函数通俗的解释: 普通函数:你所写的函数调用系统函数,你只管调用,不管实现。 回调函数:系统调用你所写的函数,你只管实现,不管调用。   那回调函数到底是如何使用的呢?我们先来解决个小问题: 1、回调函数在什么场景有用? 我要在特定时候执行一个任务,至于是什么时候我自己都不知道。比如某一时间到了或者某一事件发生或者某一中断触发。 2、回调函数怎么起作用? 把我要执行的这个任务写成一个函数,将这个函数和某一时间或者事件或者中断建立关联。当这个关联完成的时候,这个函数华丽的从普通函数变身成为回调函数。 3、回调函数什么时候执行? 当该回调函数关心的那个时间或者事件或者中断触发的时候,回调函数将被执行。 一般是触发这个时间、事件或中断的程序主体(通常是个函数或者对象)观察到有一个关注这个东东的回调函数的时候,这个主体负责调用这个回调函数。 4、回调函数有什么好处? 最大的好处是你的程序变成异步了。也就是你不必再调用这个函数的时候一直等待这个时间的到达、事件的发生或中断的发生(万一一直不发生,你的程序会怎么样?)。再此期间你可以做做别的事情,或者四处逛逛。当回调函数被执行时,你的程序重新得到执行的机会,此时你可以继续做必要的事情了。     借鉴知友的一个例子: 你去食堂打饭,你喜欢吃小炒热饭菜,所以你去了一个小炒窗口。 你跟老板说了要×××盖饭,老板说:你是100号,喊到你的号你就来拿菜。 然后你在旁边跟同学吹牛、或者看手机、或者干点你想干的任何事情。。。 然后你听到老板喊100号并且把菜放到窗口,你走到窗口,拿到你的菜。   这里面有几个函数: 老板的部分: 1、老板提供一个点餐的函数 boss.Order(string 菜名,double 钱) 2、老板有个做饭的函数,此函数耗时较长boss.Cook() 3、老板提供一个事件,当boss.cook()执行完时,该事件被触发,boss.OnCookFinish; 你的部分: 1、你需要有一个函数去订餐,也就是你的函数中需要执行类似于boss.Order("红烧肉盖浇饭",20),比如是me.Hungry() 2、你需要有一个函数作为回调函数去关注boss.OnCookFinish事件,这样当老板做好饭,你就可以知道是不是你的好了。 由于老板的事件发生的时候中会喊编号并且吧菜放到窗口,所以你的回调函数需要能够接受1个编号和1个菜作为参数。 比如me.AcceptFood(int currNumber,object food) 所以整个程序的流程其实是这样的: [cpp] view plain copy me.Hungry()   {       boss.Order("红烧肉盖浇饭",20);       boss.OnCookFinish+=me.AcceptFood;//此处表面,AcceptFood这个回调函数关心OnCookFinish事件,并且变成这个事件的回调函数       //此时这个函数执行完,不再等待   }      boss.Order("红烧肉盖浇饭",20)   {       //收钱       //配菜 前2个耗时较短       boss.Cook();//此处一般会开新线程执行cook动作   }      boss.Cook()   {       //cooking~~~~~~~~~~       //完成了,下面将要触发事件,系统将检查这个事件是否有回调函数关心,有的话逐个回调。       OnCookFinish(100号,红烧肉盖浇饭);   }   至此案例基本完成了一个完整的任务流程。 终于到我们的实例环节了! 回调函数实例一: [cpp] view plain copy #include<stdio.h>      //函数指针的格式为:int (*ptr)(char *p) 即:返回值(指针名)(参数列表)   typedef int (*CallBackFun)(char *p);    //为回调函数命名,类型命名为CallBackFun,参数为char *p                                                                                                                                       //函数 Afun,格式符合 CallBackFun 的格式,因此可以看作是一个 CallBackFun      int Afun(char *p)   {       printf("Afun 回调打印出字符%s!\n", p);          return 0;   }      //函数Cfun,格式符合 CallBackFun 的格式,因此可以看作是一个CallBackFun   int Cfun(char *p)   {          printf("Cfun 回调打印:%s, Nice to meet you!\n", p);          return 0;   }         //执行回调函数,方式一:通过命名方式,pCallBack可以看做是CallBackFun的别名   int call(CallBackFun pCallBack, char *p)   {          printf("call 直接打印出字符%s!\n", p);          pCallBack(p);          return 0;   }      // 执行回调函数,方式二:直接通过方法指针       int call2(char *p, int (*ptr)())  //或者是int call2(char *p, int (*ptr)(char *))同时ptr可以任意取名   {       printf("======================================\n");           (*ptr)(p);   }      int main()   {          char *p = "hello";       call(Afun, p);          call(Cfun, p);       call2(p, Afun);          call2(p, Cfun);            return 0;   }   执行结果如下: [cpp] view plain copy fs@ubuntu:~/qiang/huidiao$ ./huidiao1   call 直接打印出字符hello!   Afun 回调打印出字符hello!   call 直接打印出字符hello!   Cfun 回调打印:hello, Nice to meet you!   ======================================   Afun 回调打印出字符hello!   ======================================   Cfun 回调打印:hello, Nice to meet you!   fs@ubuntu:~/qiang/huidiao$ ./huidiao1     回调函数应用实例二: [cpp] view plain copy #include <stdio.h>      typedef void (*callback)(char *);      void repeat(callback function, char *para)   {       function(para);       function(para);   }      void hello(char* a)   {       printf("Hello %s\n",(const char *)a);   }      void count(char *num)   {          int i;       for(i = 1;i < (int)num;i++)           printf("%d",i);       putchar('\n');   }      int main(void)   {       repeat(hello,"xiaoqiang");       repeat(count, (char *)4);   }   执行结果如下: [cpp] view plain copy fs@ubuntu:~/qiang/huidiao$ ./huidiao2   Hello xiaoqiang   Hello xiaoqiang   123   123   fs@ubuntu:~/qiang/huidiao$   
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