C回調函數

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在面試的時候被問到什麼是回調函數，我是屬於會用但不懂概念的那類，即知其然不知其因此然。特查詢見此篇文章解釋很清晰，故轉載保留。

什麼是回調函數

咱們先來看看百度百科是如何定義回調函數的：

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，當這個指針被用來調用其所指向的函數時，咱們就說這是回調函數。回調函數不是由該函數的實現方直接調用，而是在特定的事件或條件發生時由另外的一方調用的，用於對該事件或條件進行響應。

這段話比較長，也比較繞口。下面我經過一幅圖來講明什麼是回調：

假設咱們要使用一個排序函數來對數組進行排序，那麼在主程序(Main program)中，咱們先經過庫，選擇一個庫排序函數(Library function)。但排序算法有不少，有冒泡排序，選擇排序，快速排序，歸併排序。同時，咱們也可能須要對特殊的對象進行排序，好比特定的結構體等。庫函數會根據咱們的須要選擇一種排序算法，而後調用實現該算法的函數來完成排序工做。這個被調用的排序函數就是回調函數(Callback function)。

結合這幅圖和上面對回調函數的解釋，咱們能夠發現，要實現回調函數，最關鍵的一點就是要將函數的指針傳遞給一個函數(上圖中是庫函數)，而後這個函數就能夠經過這個指針來調用回調函數了。注意，回調函數並非C語言特有的，幾乎任何語言都有回調函數。在C語言中，咱們經過使用函數指針來實現回調函數。那函數指針是什麼？不着急，下面咱們就先來看看什麼是函數指針。

什麼是函數指針

函數指針也是一種指針，只是它指向的不是整型，字符型而是函數。在C中，每一個函數在編譯後都是存儲在內存中，而且每一個函數都有一個入口地址，根據這個地址，咱們即可以訪問並使用這個函數。函數指針就是經過指向這個函數的入口，從而調用這個函數。

函數指針的使用

函數指針的定義

函數指針雖然也是指針，但它的定義方式卻和其餘指針看上去很不同，咱們來看看它是如何定義的：

/* 方法1 */ void (*p_func)(int, int, float) = NULL; /* 方法2 */ typedef void (*tp_func)(int, int, float); tp_func p_func = NULL;

這兩種方式都是定義了一個指向返回值爲 void 類型，參數爲 (int, int, float) 的函數指針。第二種方法是爲了讓函數指針更容易理解，尤爲是在複雜的環境下；而對於通常的函數指針，直接用第一種方法就好了。
若是以前沒見過函數指針，可能會以爲函數指針的定義比較怪，爲何不是 void ()(int, int, float) *p_func 而是 void (*p_func)(int, int, float) 這種形式？這個問題我也不知道，也不必糾結，花點時間理解下它與普通指針的區別，實在不行就先記住它的形式。

函數指針的賦值

在定義完函數指針後，咱們就須要給它賦值了咱們有兩種方式對函數指針進行賦值：

void (*p_func)(int, int, float) = NULL; p_func = &func1; p_func = func2;

上面兩種方法都是合法的，對於第二種方法，編譯器會隱式地將 func_2 由 void ()(int, int, float) 類型轉換成 void (*)(int, int, float) 類型，所以，這兩種方法都行。

使用函數指針調用函數

由於函數指針也是指針，所以可使用常規的帶 * 的方法來調用函數。和函數指針的賦值同樣，咱們也可使用兩種方法：

/* 方法1 */ int val1 = p_func(1,2,3.0); /* 方法2 */ int val2 = (*p_func)(1,2,3.0);

方法1和咱們平時直接調用函數是同樣的，方法2則是用了 * 對函數指針取值，從而實現對函數的調用。

將函數指針做爲參數傳給函數

函數指針和普通指針同樣，咱們能夠將它做爲函數的參數傳遞給函數，下面咱們看看如何實現函數指針的傳參：

/* func3 將函數指針 p_func 做爲其形參 */ void func3(int a, int b, float c, void (*p_func)(int, int, float)) { (*p_func)(a, b, c); } /* func4 調用函數func3 */ void func4() { func3(1, 2, 3.0, func_1); /* 或者 func3(1, 2, 3.0, &func_1); */ }

函數指針做爲函數返回類型

有了上面的基礎，要寫出返回類型爲函數指針的函數應該不難了，下面這個例子就是返回類型爲函數指針的函數：

void (* func5(int, int, float ))(int, int) { ... }

在這裏， func5 以 (int, int, float) 爲參數，其返回類型爲 void (*)(int, int) 。

函數指針數組

在開始講解回調函數前，最後介紹一下函數指針數組。既然函數指針也是指針，那咱們就能夠用數組來存放函數指針。下面咱們看一個函數指針數組的例子：

/* 方法1 */ void (*func_array_1[5])(int, int, float); /* 方法2 */ typedef void (*p_func_array)(int, int, float); p_func_array func_array_2[5];

上面兩種方法均可以用來定義函數指針數組，它們定義了一個元素個數爲5，類型是 void (*)(int, int, float) 的函數指針數組。

回調函數

咱們前面談的都是函數指針，如今咱們回到正題，來看看回調函數究竟是怎樣實現的。下面是一個四則運算的簡單回調函數例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/****************************************
 * 函數指針結構體
 ***************************************/
typedef struct _OP {
    float (*p_add)(float, float); 
    float (*p_sub)(float, float); 
    float (*p_mul)(float, float); 
    float (*p_div)(float, float); 
} OP; 

/****************************************
 * 加減乘除函數
 ***************************************/
float ADD(float a, float b) 
{
    return a + b;
}

float SUB(float a, float b) 
{
    return a - b;
}

float MUL(float a, float b) 
{
    return a * b;
}

float DIV(float a, float b) 
{
    return a / b;
}

/****************************************
 * 初始化函數指針
 ***************************************/
void init_op(OP *op)
{
    op->p_add = ADD;
    op->p_sub = SUB;
    op->p_mul = &MUL;
    op->p_div = &DIV;
}

/****************************************
 * 庫函數
 ***************************************/
float add_sub_mul_div(float a, float b, float (*op_func)(float, float))
{
    return (*op_func)(a, b);
}

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    OP *op = (OP *)malloc(sizeof(OP)); 
    init_op(op);
    
    /* 直接使用函數指針調用函數 */ 
    printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %f\n", (op->p_add)(1.3, 2.2), (*op->p_sub)(1.3, 2.2), 
            (op->p_mul)(1.3, 2.2), (*op->p_div)(1.3, 2.2));
     
    /* 調用回調函數 */ 
    printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %f\n", 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, ADD), 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, SUB), 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, MUL), 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, DIV));

    return 0; 
}

這個例子有點長，我一步步地來說解如何使用回調函數。

第一步

要完成加減乘除，咱們須要定義四個函數分別實現加減乘除的運算功能，這幾個函數就是:

/**************************************** * 加減乘除函數 ***************************************/ float ADD(float a, float b) { return a + b; } float SUB(float a, float b) { return a - b; } float MUL(float a, float b) { return a * b; } float DIV(float a, float b) { return a / b; }

第二步

咱們須要定義四個函數指針分別指向這四個函數：

/**************************************** * 函數指針結構體 ***************************************/ typedef struct _OP { float (*p_add)(float, float); float (*p_sub)(float, float); float (*p_mul)(float, float); float (*p_div)(float, float); } OP; /**************************************** * 初始化函數指針 ***************************************/ void init_op(OP *op) { op->p_add = ADD; op->p_sub = SUB; op->p_mul = &MUL; op->p_div = ÷ }

第三步

咱們須要建立一個「庫函數」，這個函數以函數指針爲參數，經過它來調用不一樣的函數：

/**************************************** * 庫函數 ***************************************/ float add_sub_mul_div(float a, float b, float (*op_func)(float, float)) { return (*op_func)(a, b); }

第四步

當這幾部都完成後，咱們就能夠開始調用回調函數了：

/* 調用回調函數 */ printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %f\n", add_sub_mul_div(1.3, 2.2, op->p_add), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, op->p_sub), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, MUL), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, DIV));

簡單的四部即可以實現回調函數。在這四步中，咱們甚至能夠省略第二步，直接將函數名傳入「庫函數」，好比上面的乘法和除法運算。回調函數的核心就是函數指針，只要搞懂了函數指針再學回調函數，那真是手到擒來了。