先从库函数说起
学过编程语言的人对函数库的概念应该都不陌生。C中的stdio.h,C++中的iostream,java中的java.util.*等等。这些库都是大师为了方便设计者使用语言而写的,我们在程序开发中无时无刻不在和这些库打交道。当然,我们还可以设计自己的库,严格来说,每一个程序文件都是一个库,不过这里说的库是那些具有某些通用性的库,这些库里面的函数和对象经常被其他程序模块使用。其实再深入一点,编程是可以分为应用编程和系统编程的,应用编程就是我们平时编的程序,用来完成某些业务功能。而系统编程其实就是指的编写各种各样的库,这些库为业务编程提供了某些基础操作。
什么是回调函数
在一般的编程模式中,都是应用层调用系统层,也就是我们的代码调用库函数。这种单项调用的框架非常简单,其示意图如下所示:
这种单向的控制逻辑有一个缺点,那就是缺乏定制性。因为库函数是已经写好的,在大多数情况是不允许修改的,甚至有些情况下我们得到的库函数是以二进制形式给出的,这其中涉及版权之类的非技术问题,就不多说了。这就使得我们在使用库函数时,只能按照库函数给出的接口(API)将所有参数准备好,然后传给库函数完成一个非常固定的功能。那么我们能否在不改动库函数的前提下控制库函数的行为呢?这听上去有点儿不可思议,其实也非常简单,我们把要库函数做什么告诉它就可以了。要做的事情是由一个函数描述的,而这个函数就称为回调函数,告诉它的方法就是把这个函数的地址告诉它,也就是传给它一个函数指针。
总之,我们要做的事情是在应用层自己写一个函数,然后把这个函数地址传给库函数,再在库函数里调用这个函数。其调用模式如下图所示:
在这里,我们把主调函数称为起始函数,可以看出,它和回调函数都位于应用层,属于我们的可控范围。而系统层的库函数只是回调了这个函数。这里注意两点:一是“回调函数”其实是被调函数,而不是发起回调的那个函数,回调动作是库函数发起的;二是“回调”的“回”是指回到了应用层,而不是又回到了起始函数,其实任何有两次及以上调用的代码都可以看做是回调函数的模型,也就是说这个回调函数不一定是你自己写的,也可以是其他库函数。但这里的主要区别是函数指针的使用,是我们告诉库函数去调用哪个函数,这是增加定制性的关键。
回调函数的实现
说了半天理论,还是上代码看看吧
//main.cpp 用于模拟应用层
#include <iostream>
#include "CallBackTest.h"
using namespace std;
int CallBackFun()//回调函数
{
cout<<"这是我们定制的回调函数..."<<endl;
return 0;
}
int main()
{
FunctionToCallBack(CallBackFun);//第一次调用,调用库函数
system("pause");
return 0;
}
//CallBackTest.h
#ifndef _CALL_BACK_TEST_H
#define _CALL_BACK_TEST_H
int FunctionToCallBack(int (*pFun)());
#endif
//CallBackTest.h 用于模拟系统层
#include "CallBackTest.h"
int FunctionToCallBack(int (*pFun)())
{
pFun();//第二次调用,调用回调函数
return 0;
}
回调函数有什么用
回调函数在C++标准库里的算法中有着非常广泛的应用,在这里回调函数被称为的谓词函数。举个简单的例子,对元素的排序算法是非常常见的一种算法,标准库里面也提供了很多排序算法,比如sort,stable_sort等等。我们可以把这些排序算法看做是库函数(它们本来也就是库函数),这些函数都提供一个含有函数指针(一般称为comp)的版本,这个comp就是我们的回调函数。排序是一个普遍的操作,但排序的规则却不尽相同,同样是做一份成绩单,我们可以按照总分排序,也可以按照某一科的成绩排序,甚至按照这个同学父亲的官职大小排序。所以就有了排序是普遍的要求,但具体排序规则要临时定制,这正好是回调函数的应用场景。这些例子就不多举了,有兴趣的去查看一下C++标准库函数就可以了。
回调是一种技术,更是一种思想
在不支持指针的一些高级语言(比如Java)中,利用其它技术来实现回调功能。这种编程方法被升华抽象成一种设计模式,称为委托模式,这里不去讨论设计模式的利弊,只是想说明一下回调这种“把我们的具体要求传给我们的马仔”的方式不仅仅是一种编程技巧,更是一种解决问题的思维方法。