回調函數（callback） python / c++ 演示

什麼是回調函數？

咱們繞點遠路來回答這個問題。

編程分爲兩類：系統編程（system programming）和應用編程（application programming）。所謂系統編程，簡單來講，就是編寫庫；而應用編程就是利用寫好的各類庫來編寫具某種功用的程序，也就是應用。系統程序員會給本身寫的庫留下一些接口，即API（application programming interface，應用編程接口），以供應用程序員使用編寫更上層的應用程序。因此在抽象層的圖示裏，庫位於應用的下面一層。

 

打個比方， 有一家旅館提供叫醒服務，可是要求旅客(開發者) 本身決定叫醒的方法。能夠是打客房電話，也能夠是派服務員去敲門，還能夠要求往本身頭上澆盆水。這裏，「叫醒」這個行爲是旅館提供的，至關於 庫函數，可是叫醒的方式是 由旅客(開發者)決定並告訴旅館的，也就是 回調函數。而旅客告訴旅館怎麼叫醒本身的動做，也就是把回調函數傳入庫函數的動做，稱爲 登記回調函數（to register a callback function）。以下圖所示（圖片來源：維基百科）：

能夠看到，回調函數一般和應用處於同一抽象層（由於傳入什麼樣的回調函數是在應用級別決定的）。而回調就成了一個高層(Main program) 調用底層 庫函數，底層再回過頭來調用高層 回調函數 的過程。（我認爲）這應該是回調最先的應用之處，也是其得名如此的緣由。

 PYTHON 演示 

回調機制的優點

從上面的例子能夠看出，回調機制提供了很是大的靈活性。請注意，從如今開始，咱們把圖中的庫函數改稱爲中間函數了，這是由於回調並不只僅用在應用和庫之間。任什麼時候候，只要想得到相似於上面狀況的靈活性，均可以利用回調。

這種靈活性是怎麼實現的呢？乍看起來，回調彷佛只是函數間的調用，但仔細一琢磨，能夠發現二者之間的一個關鍵的不一樣：在回調中，咱們利用某種方式，把回調函數像參數同樣傳入中間函數。能夠這麼理解，在傳入一個回調函數以前，中間函數是不完整的。換句話說，程序能夠在運行時，經過登記不一樣的回調函數，來決定、改變中間函數的行爲。這就比簡單的函數調用要靈活太多了。請看下面這段Python寫成的回調的簡單示例：

`even.py`

#回調函數1
#生成一個2k形式的偶數
def double(x):
    return x * 2
    
#回調函數2
#生成一個4k形式的偶數
def quadruple(x):
    return x * 4

`callback_demo.py`

from even import *

#中間函數
#接受一個生成偶數的函數做爲參數
#返回一個奇數
def getOddNumber(k, getEvenNumber):
    return 1 + getEvenNumber(k)
    
#起始函數，這裏是程序的主函數
def main():    
    k = 1
    #當須要生成一個2k+1形式的奇數時
    i = getOddNumber(k, double)
    print(i)
    #當須要一個4k+1形式的奇數時
    i = getOddNumber(k, quadruple)
    print(i)
    #當須要一個8k+1形式的奇數時
    i = getOddNumber(k, lambda x: x * 8)
    print(i)
    
if __name__ == "__main__":
    main()

 

運行`callback_demp.py`，輸出以下：

3
5
9

上面的代碼裏，給`getOddNumber`傳入不一樣的回調函數，它的表現也不一樣，這就是回調機制的優點所在。值得一提的是，上面的第三個回調函數是一個匿名函數。

易被忽略的第三方

經過上面的論述可知，中間函數和回調函數是回調的兩個必要部分，不過人們每每忽略了回調裏的第三位要角，就是中間函數的調用者。絕大多數狀況下，這個調用者能夠和程序的主函數等同起來，但爲了表示區別，我這裏把它稱爲起始函數（如上面的代碼中註釋所示）。

之因此特地強調這個第三方，是由於我在網上讀相關文章時獲得一種印象，不少人把它簡單地理解爲兩個個體之間的來回調用。譬如，不少中文網頁在解釋「回調」（callback）時，都會提到這麼一句話：「If you call me, I will call you back.」我沒有查到這句英文的出處。我我的揣測，不少人把起始函數和回調函數看做爲一體，大概有兩個緣由：第一，多是「回調」這一名字的誤導；第二，給中間函數傳入什麼樣的回調函數，是在起始函數裏決定的。實際上，回調並非「你我」兩方的互動，而是ABC的三方聯動。有了這個清楚的概念，在本身的代碼裏實現回調時纔不容易混淆出錯。

另外，回調實際上有兩種：阻塞式回調和延遲式回調。二者的區別在於：阻塞式回調裏，回調函數的調用必定發生在起始函數返回以前；而延遲式回調裏，回調函數的調用有多是在起始函數返回以後。這裏不打算對這兩個機率作更深刻的討論，之因此把它們提出來，也是爲了說明強調起始函數的重要性。網上的不少文章，提到這兩個概念時，只是籠統地說阻塞式回調發生在主調函數返回以前，卻沒有明確這個主調函數究竟是起始函數仍是中間函數，難免讓人糊塗，因此這裏特地說明一下。另外還請注意，本文中所舉的示例均爲阻塞式回調。延遲式回調一般牽扯到多線程，我本身尚未徹底搞明白，因此這裏就很少說了

 

 

 C++ 演示

可是爲何要使用回調函數呢？咱們須要理解回調函數設計原理

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？可使用函數指針，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。