回调函数 callback

简介

对于不少初学者来讲，每每以为回调函数很神秘，很想知道回调函数的工做原理。本文将要解释什么是回调函数、它们有什么好处、为何要使用它们等等问题，在开始以前，假设你已经熟知了函数指针。

什么是回调函数？

简而言之，回调函数就是一个经过函数指针调用的函数。若是你把函数的指针（地址）做为参数传递给另外一个函数，当这个指针被用为调用它所指向的函数时，咱们就说这是回调函数。

为何要使用回调函数？

由于能够把调用者与被调用者分开。调用者不关心谁是被调用者，全部它需知道的，只是存在一个具备某种特定原型、某些限制条件（如返回值为int）的被调用函数。

若是想知道回调函数在实际中有什么做用，先假设有这样一种状况，咱们要编写一个库，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？能够使用函数指针，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，每到必定时间，程序会获得相应的通知，但通知机制的实现者对咱们的程序一无所知。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，来通知咱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，并且，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。

另外一个使用回调机制的API函数是EnumWindow()，它枚举屏幕上全部的顶层窗口，为每一个窗口调用一个程序提供的函数，并传递窗口的处理程序。若是被调用者返回一个值，就继续进行迭代，不然，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作了什么，它只关心返回值，由于基于返回值，它将继续执行或退出。

无论怎么说，回调函数是继续自C语言的，于是，在C++中，应只在与C代码创建接口，或与已有的回调接口打交道时，才使用回调函数。除了上述状况，在C++中应使用虚拟方法或函数符（functor），而不是回调函数。

一个简单的回调函数实现

下面建立了一个sort.dll的动态连接库，它导出了一个名为CompareFunction的类型--typedef int (__stdcall *CompareFunction)(const byte*, const byte*)，它就是回调函数的类型。另外，它也导出了两个方法：Bubblesort()和Quicksort()，这两个方法原型相同，但实现了不一样的排序算法。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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);

这两个函数接受如下参数：

·byte * array：指向元素数组的指针（任意类型）。

·int size：数组中元素的个数。

·int elem_size：数组中一个元素的大小，以字节为单位。

·CompareFunction cmpFunc：带有上述原型的指向回调函数的指针。

这两个函数的会对数组进行某种排序，但每次都需决定两个元素哪一个排在前面，而函数中有一个回调函数，其地址是做为一个参数传递进来的。对编写者来讲，没必要介意函数在何处实现，或它怎样被实现的，所需在乎的只是两个用于比较的元素的地址，并返回如下的某个值（库的编写者和使用者都必须遵照这个约定）：

·-1：若是第一个元素较小，那它在已排序好的数组中，应该排在第二个元素前面。

·0：若是两个元素相等，那么它们的相对位置并不重要，在已排序好的数组中，谁在前面都无所谓。

·1：若是第一个元素较大，那在已排序好的数组中，它应该排第二个元素后面。

基于以上约定，函数Bubblesort()的实现以下，Quicksort()就稍微复杂一点：

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++) { //回调比较函数 if(1 == (*cmpFunc)(array+j*elem_size,array+(j+1)*elem_size)) { //两个相比较的元素相交换 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：由于实现中使用了memcpy()，因此函数在使用的数据类型方面，会有所局限。

对使用者来讲，必须有一个回调函数，其地址要传递给Bubblesort()函数。下面有二个简单的示例，一个比较两个整数，而另外一个比较两个字符串：

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); }

下面另有一个程序，用于测试以上全部的代码，它传递了一个有5个元素的数组给Bubblesort()和Quicksort()，同时还传递了一个指向回调函数的指针。

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; }

若是想进行降序排序（大元素在先），就只需修改回调函数的代码，或使用另外一个回调函数，这样编程起来灵活性就比较大了。

调用约定

上面的代码中，可在函数原型中找到__stdcall，由于它以双下划线打头，因此它是一个特定于编译器的扩展，说到底也就是微软的实现。任何支持开发基于Win32的程序都必须支持这个扩展或其等价物。以__stdcall标识的函数使用了标准调用约定，为何叫标准约定呢，由于全部的Win32 API（除了个别接受可变参数的除外）都使用它。标准调用约定的函数在它们返回到调用者以前，都会从堆栈中移除掉参数，这也是Pascal的标准约定。但在C/C++中，调用约定是调用者负责清理堆栈，而不是被调用函数；为强制函数使用C/C++调用约定，可以使用__cdecl。另外，可变参数函数也使用C/C++调用约定。

Windows操做系统采用了标准调用约定（Pascal约定），由于其可减少代码的体积。这点对早期的Windows来讲很是重要，由于那时它运行在只有640KB内存的电脑上。

若是你不喜欢__stdcall，还可使用CALLBACK宏，它定义在windef.h中：

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

做为回调函数的C++方法

由于平时极可能会使用到C++编写代码，也许会想到把回调函数写成类中的一个方法，但先来看看如下的代码：

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

若是使用微软的编译器，将会获得下面这个编译错误：

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

这是由于非静态成员函数有一个额外的参数：this指针，这将迫使你在成员函数前面加上static。固然，还有几种方法能够解决这个问题，但限于篇幅，就再也不论述了。

 

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        调用(calling)机制从汇编时代起已经大量使用：准备一段现成的代码，调用者能够随时跳转至此段代码的起始地址，执行完后再返回跳转时的后续地址。 CPU为此准备了现成的调用指令，调用时能够压栈保护现场，调用结束后从堆栈中弹出现场地址，以便自动返回。借堆栈保护现场真是一项绝妙的发明，它使调用者和被调者能够互不相识，因而才有了后来的函数和构件，使吾辈编程者如此轻松愉快。若评选对人类影响最大之发明，在火与车轮以后，笔者当推压栈调用。
       话虽这样说，此调用机制并不是完美。回调函数就是一例。函数之类本是为调用者准备的美餐，其烹制者应对食客了如指掌，但实情并不是如此。例如，写一个快速排序函数供他人调用，其中必包含比较大小。麻烦来了：此时并不知要比较的是何类数据--整数、浮点数、字符串？因而只好为每类数据制做一个不一样的排序函数。更通行的办法是在函数参数中列一个回调函数地址，并通知调用者：君需本身准备一个比较函数，其中包含两个指针类参数，函数要比较此二指针所指数据之大小，并由函数返回值说明比较结果。排序函数借此调用者提供的函数来比较大小，借指针传递参数，能够全然无论所比较的数据类型。被调用者回头调用调用者的函数（够咬嘴的），故称其为回调（callback）。
        回调函数使程序结构乱了许多。Windows API 函数集中有很多回调函数，尽管有详尽说明，仍使初学者一头雾水。恐怕这也是无奈之举。不管何种事物，能以树形结构单向描述毕竟让人舒服些。若是某家族中孙辈又是某祖辈的祖辈，恐怕无人能理清其中的头绪。但数据处理之复杂每每须要构成网状结构，非简单的客户/服务器关系能穷尽。
       Windows 系统还包含着另外一种更为普遍的回调机制，即消息机制。消息本是 Windows 的基本控制手段，乍看与函数调用无关，实际上是一种变相的函数调用。发送消息的目的是通知收方运行一段预先准备好的代码，至关于调用一个函数。消息所附带的 WParam 和 LParam 至关于函数的参数，只不过比普通参数更通用一些。应用程序能够主动发送消息，更多状况下是坐等 Windows 发送消息。一旦消息进入所属消息队列，便检感兴趣的那些，跳转去执行相应的消息处理代码。操做系统本是为应用程序服务，由应用程序来调用。而应用程序一旦启动，却要反过来等待操做系统的调用。这分明也是一种回调，或者说是一种广义回调。其实，应用程序之间也能够造成这种回调。假如进程 B 收到进程 A 发来的消息，启动了一段代码，其中又向进程 A 发送消息，这就造成了回调。这种回调比较隐蔽，弄很差会搞成递归调用，若缺乏终止条件，将会循环不已，直至把程序搞垮。如果故意编写成此递归调用，并设好终止条件，却是颇有意思。但这种程序结构太隐蔽，除非十分必要，仍是不用为好。
       利用消息也能够构成狭义回调。上面所举排序函数一例，能够把回调函数地址换成窗口handle。如此，当须要比较数据大小时，不是去调用回调函数，而是借 API 函数 SendMessage 向指定窗口发送消息。收到消息方负责比较数据大小，把比较结果经过消息自己的返回值传给消息发送方。所实现的功能与回调函数并没有不一样。固然，此例中改成消息纯属画蛇添脚，反倒把程序搞得很慢。但其余状况下并不是老是如此，特别是须要异步调用时，发送消息是一种不错的选择。假如回调函数中包含文件处理之类的低速处理，调用方等不得，须要把同步调用改成异步调用，去启动一个单独的线程，而后立刻执行后续代码，其他的事让线程慢慢去作。一个替代办法是借 API 函数 PostMessage发送一个异步消息，而后当即执行后续代码。这要比本身搞个线程省事许多，并且更安全。
       现在咱们是活在一个 object 时代。只要与编程有关，不管何事都离不开 object。但 object 并未消除回调，反而把它发扬光大，弄获得处都是，只不过大都以事件（event）的身份出现，镶嵌在某个结构之中，显得更正统，更容易被人接受。应用程序要使用某个构件，总要先弄清构件的属性、方法和事件，而后给构件属性赋值，在适当的时候调用适当的构件方法，还要给事件编写处理例程，以备构件代码来调用。何谓事件？它不过是一个指向事件例程的地址，与回调函数地址没什么区别。
    不过，此种回调方式比传统回调函数要高明许多。首先，它把让人不太舒服的回调函数变成一种天然而然的处理例程，使编程者顿觉气顺。再者，地址是一个危险的东西，用好了可以使程序加速，用很差到处是陷阱，程序随时都会崩溃。现代编程方式老是想法把地址隐藏起来（隐藏比较完全的如 VB 和 Java），其代价是下降了程序效率。事件例程使编程者无需直接操做地址，但并不会使程序减速。更妙的是，此一改变，本是有损程序结构之奇技怪巧变成一种崭新设计理念，不只免去被人抨击，并且逼得吾等凡人净手更衣，细细研读，仰慕至今。只是偶然静心思虑，发觉不过一瓶旧酒而已，故引得此番议论，让诸君见笑了。 事件驱动程序设计是围绕着消息基础造成的，发生一个事件，伴随着一大堆的消息。
       我理解“回调机制”是window 在执行某个API函数的过程当中，调用指定的一个函数。咱们能够模拟一下：
假设 ms 提供一个函数叫作  EnumFont ,该函数是获得全部的字体，假设它的实现是
EnumFont()
{
  while ( (f =FindNextFont()) !=NULL)
  {
       printf("fontname: " + f.name);
  }
}
这样就循环显示出全部的字体名称。可是，开发者可能对字体信息另有用处，那么如何才能让开发者能使用这些信息呢，因而作改进：
EnumFont( void*  userFunc )
{
  while ( (f =FindNextFont()) !=NULL)
  {
       printf("fontname: " + f.name);
       if ( userFunc!=NULL)  userFunc( f) ;
  }
}
假设userFunc 是一个函数 void f( FontObject font).这样使用者只须要定义一个函数：
  void myfunc( FontObject font)
             {
                 listCtrl.Addstring ( font.name);
              }
经过使用 EnumFont ( myfunc) 就能够将全部额字体信息添加到一个列表框中。那么咱们称 myfunc是一个回调函数，即让某个系统函数调用的函数。所以能够得出结论：
1 回调函数是由开发者按照必定的原型进行定义的函数
2 回调函数并不禁开发者直接调用执行
3 回调函数一般做为参数传递给系统API，由该API来调用。
4 回调函数可能被系统API调用一次，也可能被循环调用屡次。
好比 函数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就是一个回调函数，该函数遵守格式
int CALLBACK EnumFontFamProc( ENUMLOGFONT FAR *lpelf,  NEWTEXTMETRIC FAR *lpntm, int FontType,  LPARAM lParam )进行定义。
如同mutant所说,回调函数主要用于一些比较费时的操做,或响应不知道什么时候将会发生的事件,回调函数提供了一种异步的机制,相对于同步执行,提升了效率.前者的例子如WriteFileEx,ReadFileEx等,函数的最后一个参数是一个回调函数的指针,程序中调用WriteFileEx之后,就直接返回了,能够继续进行其余工做,系统在读写操做完成后通知程序做善后处理.后者的例子就是windows的事件机制回调函数的另外一个用途,是用于一些枚举函数,如EnumDisplayModes等,每找到一种支持的显示模式,就通知回调函数,由回调函数具体处理,这是由于 EnumDisplayModes自己并不知道用户要如何处理.能,用户提供回调函数,定制系统的功能,这样,不一样的用户提供不一样的回调函数,可使系统具备不一样的功能.这就是所谓的plugin.使用回调函数实际上就是在调用某个函数（一般是API函数）时，将本身的一个函数（这个函数为回调函数）的地址做为参数传递给那个函数。而那个函数在须要的时候，利用传递的地址调用回调函数，这时你能够利用这个机会在回调函数中处理消息或完成必定的操做。至于如何定义回调函数，跟具体使用的API函数有关，通常在帮助中有说明回调函数的参数和返回值等。

 

 

  归纳起来，回调机制包括两部分：服务执行者和服务方式制定者。
             1. 服务执行者先制定服务规范；
             2.服务方式制定者而后按照规范制定服务方式；
             3.而后执行者按照这个方式提供服务。
       回调函数的方式是把函数指针的做为参数传递进去，因此规范就是约定函数的参数类型，个数。