回調函數 callback

簡介

對於不少初學者來講，每每以爲回調函數很神祕，很想知道回調函數的工做原理。本文將要解釋什麼是回調函數、它們有什麼好處、爲何要使用它們等等問題，在開始以前，假設你已經熟知了函數指針。

什麼是回調函數？

簡而言之，回調函數就是一個經過函數指針調用的函數。若是你把函數的指針（地址）做爲參數傳遞給另外一個函數，當這個指針被用爲調用它所指向的函數時，咱們就說這是回調函數。

爲何要使用回調函數？

由於能夠把調用者與被調用者分開。調用者不關心誰是被調用者，全部它需知道的，只是存在一個具備某種特定原型、某些限制條件（如返回值爲int）的被調用函數。

若是想知道回調函數在實際中有什麼做用，先假設有這樣一種狀況，咱們要編寫一個庫，它提供了某些排序算法的實現，如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等，但爲使庫更加通用，不想在函數中嵌入排序邏輯，而讓使用者來實現相應的邏輯；或者，想讓庫可用於多種數據類型（int、float、string），此時，該怎麼辦呢？能夠使用函數指針，並進行回調。

回調可用於通知機制，例如，有時要在程序中設置一個計時器，每到必定時間，程序會獲得相應的通知，但通知機制的實現者對咱們的程序一無所知。而此時，就需有一個特定原型的函數指針，用這個指針來進行回調，來通知咱們的程序事件已經發生。實際上，SetTimer() API使用了一個回調函數來通知計時器，並且，萬一沒有提供回調函數，它還會把一個消息發往程序的消息隊列。

另外一個使用回調機制的API函數是EnumWindow()，它枚舉屏幕上全部的頂層窗口，爲每一個窗口調用一個程序提供的函數，並傳遞窗口的處理程序。若是被調用者返回一個值，就繼續進行迭代，不然，退出。EnumWindow()並不關心被調用者在何處，也不關心被調用者用它傳遞的處理程序作了什麼，它只關心返回值，由於基於返回值，它將繼續執行或退出。

無論怎麼說，回調函數是繼續自C語言的，於是，在C++中，應只在與C代碼創建接口，或與已有的回調接口打交道時，才使用回調函數。除了上述狀況，在C++中應使用虛擬方法或函數符（functor），而不是回調函數。

一個簡單的回調函數實現

下面建立了一個sort.dll的動態連接庫，它導出了一個名爲CompareFunction的類型--typedef int (__stdcall *CompareFunction)(const byte*, const byte*)，它就是回調函數的類型。另外，它也導出了兩個方法：Bubblesort()和Quicksort()，這兩個方法原型相同，但實現了不一樣的排序算法。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

void DLLDIR __stdcall Bubblesort(byte* array,int size,int elem_size,CompareFunction cmpFunc); void DLLDIR __stdcall Quicksort(byte* array,int size,int elem_size,CompareFunction cmpFunc);

這兩個函數接受如下參數：

·byte * array：指向元素數組的指針（任意類型）。

·int size：數組中元素的個數。

·int elem_size：數組中一個元素的大小，以字節爲單位。

·CompareFunction cmpFunc：帶有上述原型的指向回調函數的指針。

這兩個函數的會對數組進行某種排序，但每次都需決定兩個元素哪一個排在前面，而函數中有一個回調函數，其地址是做爲一個參數傳遞進來的。對編寫者來講，沒必要介意函數在何處實現，或它怎樣被實現的，所需在乎的只是兩個用於比較的元素的地址，並返回如下的某個值（庫的編寫者和使用者都必須遵照這個約定）：

·-1：若是第一個元素較小，那它在已排序好的數組中，應該排在第二個元素前面。

·0：若是兩個元素相等，那麼它們的相對位置並不重要，在已排序好的數組中，誰在前面都無所謂。

·1：若是第一個元素較大，那在已排序好的數組中，它應該排第二個元素後面。

基於以上約定，函數Bubblesort()的實現以下，Quicksort()就稍微複雜一點：

void DLLDIR __stdcall Bubblesort(byte* array,int size,int elem_size,CompareFunction cmpFunc) { for(int i=0; i < size; i++) { for(int j=0; j < size-1; j++) { //回調比較函數 if(1 == (*cmpFunc)(array+j*elem_size,array+(j+1)*elem_size)) { //兩個相比較的元素相交換 byte* temp = new byte[elem_size]; memcpy(temp, array+j*elem_size, elem_size); memcpy(array+j*elem_size,array+(j+1)*elem_size,elem_size); memcpy(array+(j+1)*elem_size, temp, elem_size); delete [] temp; } } } }

注意：由於實現中使用了memcpy()，因此函數在使用的數據類型方面，會有所侷限。

對使用者來講，必須有一個回調函數，其地址要傳遞給Bubblesort()函數。下面有二個簡單的示例，一個比較兩個整數，而另外一個比較兩個字符串：

int __stdcall CompareInts(const byte* velem1, const byte* velem2) { int elem1 = *(int*)velem1; int elem2 = *(int*)velem2; if(elem1 < elem2) return -1; if(elem1 > elem2) return 1; return 0; } int __stdcall CompareStrings(const byte* velem1, const byte* velem2) { const char* elem1 = (char*)velem1; const char* elem2 = (char*)velem2; return strcmp(elem1, elem2); }

下面另有一個程序，用於測試以上全部的代碼，它傳遞了一個有5個元素的數組給Bubblesort()和Quicksort()，同時還傳遞了一個指向回調函數的指針。

int main(int argc, char* argv[]) { int i; int array[] = {5432, 4321, 3210, 2109, 1098}; cout << "Before sorting ints with Bubblesort\n"; for(i=0; i < 5; i++) cout << array[i] << '\n'; Bubblesort((byte*)array, 5, sizeof(array[0]), &CompareInts); cout << "After the sorting\n"; for(i=0; i < 5; i++) cout << array[i] << '\n'; const char str[5][10] = {"estella","danielle","crissy","bo","angie"}; cout << "Before sorting strings with Quicksort\n"; for(i=0; i < 5; i++) cout << str[i] << '\n'; Quicksort((byte*)str, 5, 10, &CompareStrings); cout << "After the sorting\n"; for(i=0; i < 5; i++) cout << str[i] << '\n'; return 0; }

若是想進行降序排序（大元素在先），就只需修改回調函數的代碼，或使用另外一個回調函數，這樣編程起來靈活性就比較大了。

調用約定

上面的代碼中，可在函數原型中找到__stdcall，由於它以雙下劃線打頭，因此它是一個特定於編譯器的擴展，說到底也就是微軟的實現。任何支持開發基於Win32的程序都必須支持這個擴展或其等價物。以__stdcall標識的函數使用了標準調用約定，爲何叫標準約定呢，由於全部的Win32 API（除了個別接受可變參數的除外）都使用它。標準調用約定的函數在它們返回到調用者以前，都會從堆棧中移除掉參數，這也是Pascal的標準約定。但在C/C++中，調用約定是調用者負責清理堆棧，而不是被調用函數；爲強制函數使用C/C++調用約定，可以使用__cdecl。另外，可變參數函數也使用C/C++調用約定。

Windows操做系統採用了標準調用約定（Pascal約定），由於其可減少代碼的體積。這點對早期的Windows來講很是重要，由於那時它運行在只有640KB內存的電腦上。

若是你不喜歡__stdcall，還可使用CALLBACK宏，它定義在windef.h中：

#define CALLBACK __stdcallor #define CALLBACK PASCAL //而PASCAL在此被#defined成__stdcall

做爲回調函數的C++方法

由於平時極可能會使用到C++編寫代碼，也許會想到把回調函數寫成類中的一個方法，但先來看看如下的代碼：

class CCallbackTester { public: int CALLBACK CompareInts(const byte* velem1, const byte* velem2); }; Bubblesort((byte*)array, 5, sizeof(array[0]), &CCallbackTester::CompareInts);

若是使用微軟的編譯器，將會獲得下面這個編譯錯誤：

error C2664: 'Bubblesort' : cannot convert parameter 4 from 'int (__stdcall CCallbackTester::*)(const unsigned char *,const unsigned char *)' to 'int (__stdcall *)(const unsigned char *,const unsigned char *)' There is no context in which this conversion is possible

這是由於非靜態成員函數有一個額外的參數：this指針，這將迫使你在成員函數前面加上static。固然，還有幾種方法能夠解決這個問題，但限於篇幅，就再也不論述了。

 

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        調用(calling)機制從彙編時代起已經大量使用：準備一段現成的代碼，調用者能夠隨時跳轉至此段代碼的起始地址，執行完後再返回跳轉時的後續地址。 CPU爲此準備了現成的調用指令，調用時能夠壓棧保護現場，調用結束後從堆棧中彈出現場地址，以便自動返回。借堆棧保護現場真是一項絕妙的發明，它使調用者和被調者能夠互不相識，因而纔有了後來的函數和構件，使吾輩編程者如此輕鬆愉快。若評選對人類影響最大之發明，在火與車輪以後，筆者當推壓棧調用。
       話雖這樣說，此調用機制並不是完美。回調函數就是一例。函數之類本是爲調用者準備的美餐，其烹製者應對食客瞭如指掌，但實情並不是如此。例如，寫一個快速排序函數供他人調用，其中必包含比較大小。麻煩來了：此時並不知要比較的是何類數據--整數、浮點數、字符串？因而只好爲每類數據製做一個不一樣的排序函數。更通行的辦法是在函數參數中列一個回調函數地址，並通知調用者：君需本身準備一個比較函數，其中包含兩個指針類參數，函數要比較此二指針所指數據之大小，並由函數返回值說明比較結果。排序函數借此調用者提供的函數來比較大小，借指針傳遞參數，能夠全然無論所比較的數據類型。被調用者回頭調用調用者的函數（夠咬嘴的），故稱其爲回調（callback）。
        回調函數使程序結構亂了許多。Windows API 函數集中有很多回調函數，儘管有詳盡說明，仍使初學者一頭霧水。恐怕這也是無奈之舉。不管何種事物，能以樹形結構單向描述畢竟讓人舒服些。若是某家族中孫輩又是某祖輩的祖輩，恐怕無人能理清其中的頭緒。但數據處理之複雜每每須要構成網狀結構，非簡單的客戶/服務器關係能窮盡。
       Windows 系統還包含着另外一種更爲普遍的回調機制，即消息機制。消息本是 Windows 的基本控制手段，乍看與函數調用無關，實際上是一種變相的函數調用。發送消息的目的是通知收方運行一段預先準備好的代碼，至關於調用一個函數。消息所附帶的 WParam 和 LParam 至關於函數的參數，只不過比普通參數更通用一些。應用程序能夠主動發送消息，更多狀況下是坐等 Windows 發送消息。一旦消息進入所屬消息隊列，便檢感興趣的那些，跳轉去執行相應的消息處理代碼。操做系統本是爲應用程序服務，由應用程序來調用。而應用程序一旦啓動，卻要反過來等待操做系統的調用。這分明也是一種回調，或者說是一種廣義回調。其實，應用程序之間也能夠造成這種回調。假如進程 B 收到進程 A 發來的消息，啓動了一段代碼，其中又向進程 A 發送消息，這就造成了回調。這種回調比較隱蔽，弄很差會搞成遞歸調用，若缺乏終止條件，將會循環不已，直至把程序搞垮。如果故意編寫成此遞歸調用，並設好終止條件，卻是頗有意思。但這種程序結構太隱蔽，除非十分必要，仍是不用爲好。
       利用消息也能夠構成狹義回調。上面所舉排序函數一例，能夠把回調函數地址換成窗口handle。如此，當須要比較數據大小時，不是去調用回調函數，而是借 API 函數 SendMessage 向指定窗口發送消息。收到消息方負責比較數據大小，把比較結果經過消息自己的返回值傳給消息發送方。所實現的功能與回調函數並沒有不一樣。固然，此例中改成消息純屬畫蛇添腳，反倒把程序搞得很慢。但其餘狀況下並不是老是如此，特別是須要異步調用時，發送消息是一種不錯的選擇。假如回調函數中包含文件處理之類的低速處理，調用方等不得，須要把同步調用改成異步調用，去啓動一個單獨的線程，而後立刻執行後續代碼，其他的事讓線程慢慢去作。一個替代辦法是借 API 函數 PostMessage發送一個異步消息，而後當即執行後續代碼。這要比本身搞個線程省事許多，並且更安全。
       現在咱們是活在一個 object 時代。只要與編程有關，不管何事都離不開 object。但 object 並未消除回調，反而把它發揚光大，弄獲得處都是，只不過大都以事件（event）的身份出現，鑲嵌在某個結構之中，顯得更正統，更容易被人接受。應用程序要使用某個構件，總要先弄清構件的屬性、方法和事件，而後給構件屬性賦值，在適當的時候調用適當的構件方法，還要給事件編寫處理例程，以備構件代碼來調用。何謂事件？它不過是一個指向事件例程的地址，與回調函數地址沒什麼區別。
    不過，此種回調方式比傳統回調函數要高明許多。首先，它把讓人不太舒服的回調函數變成一種天然而然的處理例程，使編程者頓覺氣順。再者，地址是一個危險的東西，用好了可以使程序加速，用很差到處是陷阱，程序隨時都會崩潰。現代編程方式老是想法把地址隱藏起來（隱藏比較完全的如 VB 和 Java），其代價是下降了程序效率。事件例程使編程者無需直接操做地址，但並不會使程序減速。更妙的是，此一改變，本是有損程序結構之奇技怪巧變成一種嶄新設計理念，不只免去被人抨擊，並且逼得吾等凡人淨手更衣，細細研讀，仰慕至今。只是偶然靜心思慮，發覺不過一瓶舊酒而已，故引得此番議論，讓諸君見笑了。 事件驅動程序設計是圍繞着消息基礎造成的，發生一個事件，伴隨着一大堆的消息。
       我理解「回調機制」是window 在執行某個API函數的過程當中，調用指定的一個函數。咱們能夠模擬一下：
假設 ms 提供一個函數叫作  EnumFont ,該函數是獲得全部的字體，假設它的實現是
EnumFont()
{
  while ( (f =FindNextFont()) !=NULL)
  {
       printf("fontname: " + f.name);
  }
}
這樣就循環顯示出全部的字體名稱。可是，開發者可能對字體信息另有用處，那麼如何才能讓開發者能使用這些信息呢，因而作改進：
EnumFont( void*  userFunc )
{
  while ( (f =FindNextFont()) !=NULL)
  {
       printf("fontname: " + f.name);
       if ( userFunc!=NULL)  userFunc( f) ;
  }
}
假設userFunc 是一個函數 void f( FontObject font).這樣使用者只須要定義一個函數：
  void myfunc( FontObject font)
             {
                 listCtrl.Addstring ( font.name);
              }
經過使用 EnumFont ( myfunc) 就能夠將全部額字體信息添加到一個列表框中。那麼咱們稱 myfunc是一個回調函數，即讓某個系統函數調用的函數。所以能夠得出結論：
1 回調函數是由開發者按照必定的原型進行定義的函數
2 回調函數並不禁開發者直接調用執行
3 回調函數一般做爲參數傳遞給系統API，由該API來調用。
4 回調函數可能被系統API調用一次，也可能被循環調用屢次。
好比 函數int EnumFontFamilies(
  HDC hdc,             // handle to device control
  LPCTSTR lpszFamily,  // pointer to family-name string
  FONTENUMPROC lpEnumFontFamProc,
                       // pointer to callback function
  LPARAM lParam        // pointer to application-supplied data
);
其中的   FONTENUMPROC lpEnumFontFamProc就是一個回調函數，該函數遵守格式
int CALLBACK EnumFontFamProc( ENUMLOGFONT FAR *lpelf,  NEWTEXTMETRIC FAR *lpntm, int FontType,  LPARAM lParam )進行定義。
如同mutant所說,回調函數主要用於一些比較費時的操做,或響應不知道什麼時候將會發生的事件,回調函數提供了一種異步的機制,相對於同步執行,提升了效率.前者的例子如WriteFileEx,ReadFileEx等,函數的最後一個參數是一個回調函數的指針,程序中調用WriteFileEx之後,就直接返回了,能夠繼續進行其餘工做,系統在讀寫操做完成後通知程序做善後處理.後者的例子就是windows的事件機制回調函數的另外一個用途,是用於一些枚舉函數,如EnumDisplayModes等,每找到一種支持的顯示模式,就通知回調函數,由回調函數具體處理,這是由於 EnumDisplayModes自己並不知道用戶要如何處理.能,用戶提供回調函數,定製系統的功能,這樣,不一樣的用戶提供不一樣的回調函數,可使系統具備不一樣的功能.這就是所謂的plugin.使用回調函數實際上就是在調用某個函數（一般是API函數）時，將本身的一個函數（這個函數爲回調函數）的地址做爲參數傳遞給那個函數。而那個函數在須要的時候，利用傳遞的地址調用回調函數，這時你能夠利用這個機會在回調函數中處理消息或完成必定的操做。至於如何定義回調函數，跟具體使用的API函數有關，通常在幫助中有說明回調函數的參數和返回值等。

 

 

  歸納起來，回調機制包括兩部分：服務執行者和服務方式制定者。
             1. 服務執行者先制定服務規範；
             2.服務方式制定者而後按照規範制定服務方式；
             3.而後執行者按照這個方式提供服務。
       回調函數的方式是把函數指針的做爲參數傳遞進去，因此規範就是約定函數的參數類型，個數。