回調函數

通過函數指針調用的函數

回調函數就是一個通過函數指針調用的函數。如果你把函數的指針(地址)作為參數傳遞給另一個函數,當這個指針被用來調用其所指向的函數時,我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。

機制


⑴定義一個回調函數;
⑵提供函數實現的一方在初始化的時候,將回調函數的函數指針註冊給調用者;
⑶當特定的事件或條件發生的時候,調用者使用函數指針調用回調函數對事件進行處理。

意義


因為可以把調用者與被調用者分開,所以調用者不關心誰是被調用者。它只需知道存在一個具有特定原型和限制條件的被調用函數。簡而言之,回調函數就是允許用戶把需要調用的函數的指針作為參數傳遞給一個函數,以便該函數在處理相似事件的時候可以靈活的使用不同的方法。
想知道回調函數在實際中有什麼作用?先假設有這樣一種情況:我們要編寫一個庫,它提供了某些排序演演算法的實現(如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等),為了能讓庫更加通用,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,能讓庫可用於多種數據類型(int、float、string),此時,該怎麼辦呢?可以使用函數指針,並進行回調。
回調可用於通知機制。例如,有時要在A程序中設置一個計時器,每到一定時間,A程序會得到相應的通知,但通知機制的實現者對A程序一無所知。那麼,就需一個具有特定原型的函數指針進行回調,通知A程序事件已經發生。實際上,API使用一個回調函數SetTimer()來通知計時器。如果沒有提供回調函數,它還會把一個消息發往程序的消息隊列。
另一個使用回調機制的API函數是EnumWindow(),它枚舉屏幕上所有的頂層窗口,每個窗口都可以通過它調用另一個程序提供的函數,並傳遞窗口的處理程序。例如:如果被調用者返回一個值,就繼續進行迭代;否則,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做了什麼,它只關心返回值,因為基於返回值,它將繼續執行或退出。
不管怎麼說,回調函數是繼承自C語言的。在C++中,應只在與C代碼建立介面或與已有的回調介面打交道時,才使用回調函數。除了上述情況,在C++中應使用虛擬方法或仿函數(functor),而不是回調函數。

實現


代碼實現

下面創建了一個sort.dll的動態鏈接庫,它導出了一個名為CompareFunction的類型--
它就是回調函數的類型,負責用同樣的參數形式將參數傳遞給相應的具體元素比較函數。另外,通過它,兩個不同的排序演演算法,可以調用和具體元素相關的比較函數,實現和元素類型無關的排序:Bubblesort()和Quicksort(),這兩個方法都用同樣的參數原型,但實現了不同的排序演演算法。
這兩個函數接受以下參數:
·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,以位元組為單位。
·CompareFunction cmpFunc:帶有上述原型的指向回調函數的指針。
這兩個函數都會對數組進行某種排序,但每次都需決定兩個元素哪個排在前面,而函數中有一個回調函數,其地址是作為一個參數傳遞進來的。對編寫者來說,不必介意函數在何處實現,或它怎樣被實現的,所需在意的只是兩個用於比較的元素的地址,並返回以下的某個值(庫的編寫者和使用者都必須遵守這個約定):
·-1:如果第一個元素較小,那它在已排序好的數組中,應該排在第二個元素前面。
·0:如果兩個元素相等,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:如果第一個元素較大,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()的實現如下,Quicksort()就稍微複雜一點:
注意:因為實現中使用了memcpy(),所以函數在使用的數據類型方面,會有所局限。
對使用者來說,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,而另一個比較兩個字元串:
下面另有一個程序,用於測試以上所有的代碼,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。(使用byte類型需包含頭文件windows.h,或
如果想進行降序排序(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,因為它以雙下劃線打頭,所以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,為什麼叫標準約定呢,因為所有的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之前,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;為強制函數使用C/C++調用約定,可使用__cdecl。另外,可變參數函數也使用C/C++調用約定。
Windows操作系統採用了標準調用約定(Pascal約定),因為其可減小代碼的體積。這點對早期的Windows來說非常重要,因為那時它運行在只有640KB內存的電腦上。
如果你不喜歡__stdcall,還可以使用CALLBACK宏,它定義在windef.h中:
作為回調函數的C++方法
因為平時很可能會使用到C++編寫代碼,也許會想到把回調函數寫成類中的一個方法,但先來看看以下的代碼:
如果使用微軟的編譯器,將會得到下面這個編譯錯誤:
這是因為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。