[轉(zhuǎn)載內(nèi)容,地址不詳]
簡介
對于很多初學(xué)者來說，往往覺得回調(diào)函數(shù)很神秘，很想知道回調(diào)函數(shù)的工作原理。本文將要解釋什么是回調(diào)函數(shù)、它們有什么好處、為什么要使用它們等等問題，在開始之前，假設(shè)你已經(jīng)熟知了函數(shù)指針。
什么是回調(diào)函數(shù)？
簡而言之，回調(diào)函數(shù)就是一個通過函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。如果你把函數(shù)的指針（地址）作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，當(dāng)這個指針被用為調(diào)用它所指向的函數(shù)時，我們就說這是回調(diào)函數(shù)。
為什么要使用回調(diào)函數(shù)？
因為可以把調(diào)用者與被調(diào)用者分開。調(diào)用者不關(guān)心誰是被調(diào)用者，所有它需知道的，只是存在一個具有某種特定原型、某些限制條件（如返回值為int）的被調(diào)用函數(shù)。
如果想知道回調(diào)函數(shù)在實際中有什么作用，先假設(shè)有這樣一種情況，我們要編寫一個庫，它提供了某些排序算法的實現(xiàn)，如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等，但為使庫更加通用，不想在函數(shù)中嵌入排序邏輯，而讓使用者來實現(xiàn)相應(yīng)的邏輯；或者，想讓庫可用于多種數(shù)據(jù)類型（int、float、string），此時，該怎么辦呢？可以使用函數(shù)指針，并進行回調(diào)。
回調(diào)可用于通知機制，例如，有時要在程序中設(shè)置一個計時器，每到一定時間，程序會得到相應(yīng)的通知，但通知機制的實現(xiàn)者對我們的程序一無所知。而此時，就需有一個特定原型的函數(shù)指針，用這個指針來進行回調(diào)，來通知我們的程序事件已經(jīng)發(fā)生。實際上，SetTimer() API使用了一個回調(diào)函數(shù)來通知計時器，而且，萬一沒有提供回調(diào)函數(shù)，它還會把一個消息發(fā)往程序的消息隊列。
另一個使用回調(diào)機制的API函數(shù)是EnumWindow()，它枚舉屏幕上所有的頂層窗口，為每個窗口調(diào)用一個程序提供的函數(shù)，并傳遞窗口的處理程序。如果被調(diào)用者返回一個值，就繼續(xù)進行迭代，否則，退出。EnumWindow()并不關(guān)心被調(diào)用者在何處，也不關(guān)心被調(diào)用者用它傳遞的處理程序做了什么，它只關(guān)心返回值，因為基于返回值，它將繼續(xù)執(zhí)行或退出。
不管怎么說，回調(diào)函數(shù)是繼續(xù)自C語言的，因而，在C++中，應(yīng)只在與C代碼建立接口，或與已有的回調(diào)接口打交道時，才使用回調(diào)函數(shù)。除了上述情況，在C++中應(yīng)使用虛擬方法或函數(shù)符（functor），而不是回調(diào)函數(shù)。
一個簡單的回調(diào)函數(shù)實現(xiàn)
下面創(chuàng)建了一個sort.dll的動態(tài)鏈接庫，它導(dǎo)出了一個名為CompareFunction的類型--typedef int (__stdcall *CompareFunction)(const byte*, const byte*)，它就是回調(diào)函數(shù)的類型。另外，它也導(dǎo)出了兩個方法：Bubblesort()和Quicksort()，這兩個方法原型相同，但實現(xiàn)了不同的排序算法。
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); |
這兩個函數(shù)接受以下參數(shù)：
·byte * array：指向元素數(shù)組的指針（任意類型）。
·int size：數(shù)組中元素的個數(shù)。
·int elem_size：數(shù)組中一個元素的大小，以字節(jié)為單位。
·CompareFunction cmpFunc：帶有上述原型的指向回調(diào)函數(shù)的指針。
這兩個函數(shù)的會對數(shù)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(shù)中有一個回調(diào)函數(shù)，其地址是作為一個參數(shù)傳遞進來的。對編寫者來說，不必介意函數(shù)在何處實現(xiàn)，或它怎樣被實現(xiàn)的，所需在意的只是兩個用于比較的元素的地址，并返回以下的某個值（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(shù)組中，應(yīng)該排在第二個元素前面。
·0：如果兩個元素相等，那么它們的相對位置并不重要，在已排序好的數(shù)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(shù)組中，它應(yīng)該排第二個元素后面。
基于以上約定，函數(shù)Bubblesort()的實現(xiàn)如下，Quicksort()就稍微復(fù)雜一點：
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++)
{
//回調(diào)比較函數(shù)
if(1 == (*cmpFunc)(array+j*elem_size,array+(j+1)*elem_size))
{
//兩個相比較的元素相交換
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：因為實現(xiàn)中使用了memcpy()，所以函數(shù)在使用的數(shù)據(jù)類型方面，會有所局限。
對使用者來說，必須有一個回調(diào)函數(shù)，其地址要傳遞給Bubblesort()函數(shù)。下面有二個簡單的示例，一個比較兩個整數(shù)，而另一個比較兩個字符串：
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);
} |
下面另有一個程序，用于測試以上所有的代碼，它傳遞了一個有5個元素的數(shù)組給Bubblesort()和Quicksort()，同時還傳遞了一個指向回調(diào)函數(shù)的指針。
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;
} |
如果想進行降序排序（大元素在先），就只需修改回調(diào)函數(shù)的代碼，或使用另一個回調(diào)函數(shù)，這樣編程起來靈活性就比較大了。
調(diào)用約定
上面的代碼中，可在函數(shù)原型中找到__stdcall，因為它以雙下劃線打頭，所以它是一個特定于編譯器的擴展，說到底也就是微軟的實現(xiàn)。任何支持開發(fā)基于Win32的程序都必須支持這個擴展或其等價物。以__stdcall標(biāo)識的函數(shù)使用了標(biāo)準調(diào)用約定，為什么叫標(biāo)準約定呢，因為所有的Win32 API（除了個別接受可變參數(shù)的除外）都使用它。標(biāo)準調(diào)用約定的函數(shù)在它們返回到調(diào)用者之前，都會從堆棧中移除掉參數(shù)，這也是Pascal的標(biāo)準約定。但在C/C++中，調(diào)用約定是調(diào)用者負責(zé)清理堆棧，而不是被調(diào)用函數(shù)；為強制函數(shù)使用C/C++調(diào)用約定，可使用__cdecl。另外，可變參數(shù)函數(shù)也使用C/C++調(diào)用約定。
Windows操作系統(tǒng)采用了標(biāo)準調(diào)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(nèi)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：
#define CALLBACK __stdcallor
#define CALLBACK PASCAL //而PASCAL在此被#defined成__stdcall |
作為回調(diào)函數(shù)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(diào)函數(shù)寫成類中的一個方法，但先來看看以下的代碼：
class CCallbackTester
{
public:
int CALLBACK CompareInts(const byte* velem1, const byte* velem2);
};
Bubblesort((byte*)array, 5, sizeof(array[0]),
&CCallbackTester::CompareInts); |
如果使用微軟的編譯器，將會得到下面這個編譯錯誤：
| 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 |
這是因為非靜態(tài)成員函數(shù)有一個額外的參數(shù)：this指針，這將迫使你在成員函數(shù)前面加上static。當(dāng)然，還有幾種方法可以解決這個問題，但限于篇幅，就不再論述了。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
提出問題：
回調(diào)函數(shù)是基于C編程的Windows SDK的技術(shù)，不是針對C++的，程序員可以將一個C函數(shù)直接作為回調(diào)函數(shù)，但是如果試圖直接使用C++的成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)將發(fā)生錯誤，甚至編譯就不能通過。
分析原因：
普通的C++成員函數(shù)都隱含了一個傳遞函數(shù)作為參數(shù)，亦即“this”指針，C++通過傳遞一個指向自身的指針給其成員函數(shù)從而實現(xiàn)程序函數(shù)可以訪問C++的數(shù)據(jù)成員。這也可以理解為什么C++類的多個實例可以共享成員函數(shù)但是確有不同的數(shù)據(jù)成員。由于this指針的作用，使得將一個CALLBACK型的成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)安裝時就會因為隱含的this指針使得函數(shù)參數(shù)個數(shù)不匹配，從而導(dǎo)致回調(diào)函數(shù)安裝失敗
解決方案：
一,不使用成員函數(shù)，直接使用普通C函數(shù)，為了實現(xiàn)在C函數(shù)中可以訪問類的成員變量，可以使用友元操作符(friend)，在C++中將該C函數(shù)說明為類的友元即可。這種處理機制與普通的C編程中使用回調(diào)函數(shù)一樣。
二,使用靜態(tài)成員函數(shù)，靜態(tài)成員函數(shù)不使用this指針作為隱含參數(shù)，這樣就可以作為回調(diào)函數(shù)了。靜態(tài)成員函數(shù)具有兩大特點：其一，可以在沒有類實例的情況下使用；其二，只能訪問靜態(tài)成員變量和靜態(tài)成員函數(shù)，不能訪問非靜態(tài)成員變量和非靜態(tài)成員函數(shù)。由于在C++中使用類成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)的目的就是為了訪問所有的成員變量和成員函數(shù)，如果作不到這一點將不具有實際意義。我們通過使用靜態(tài)成員函數(shù)對非靜態(tài)成員函數(shù)包裝的辦法來解決問題。類實例可以通過附加參數(shù)或全局變量的方式的方式傳遞到靜態(tài)成員函數(shù)中。分別舉例如下：
1，參數(shù)傳遞的方式
#include <iostream.h>
class TClassA
{
public:
void Display(const char* text) { cout << text << endl; };
static void Wrapper_To_Call_Display(void* pt2Object, char* text);
// more.
};
// 靜態(tài)包裝函數(shù)，能夠調(diào)用成員函數(shù)Display(),本身做為回調(diào)函數(shù)來使用
void TClassA::Wrapper_To_Call_Display(void* pt2Object, char* string)
{
// 顯式類型轉(zhuǎn)換
TClassA* mySelf = (TClassA*) pt2Object;
// 調(diào)用普通成員函數(shù)
mySelf->Display(string);
}
// 回調(diào)函數(shù)的宿主,在這里回調(diào)用函數(shù)被使用
void DoItA(void* pt2Object, void (*pt2Function)(void* pt2Object, char* text))
{
// 使用回調(diào)函數(shù)
pt2Function(pt2Object, "hi, i'm calling back using a argument ;-)");
}
// 執(zhí)行示例
void Callback_Using_Argument()
{
TClassA objA;
DoItA((void*) &objA, TClassA::Wrapper_To_Call_Display);
}
2，全局變量的方式
#include <iostream.h>
void* pt2Object; // 全局變量,可以指向任意對象
class TClassB
{
public:
void Display(const char* text) { cout << text << endl; };
static void Wrapper_To_Call_Display(char* text);
};
// 靜態(tài)的包裝函數(shù)
void TClassB::Wrapper_To_Call_Display(char* string)
{
//需要保證全局變量值的正確性
TClassB* mySelf = (TClassB*) pt2Object;
mySelf->Display(string);
}
// 回調(diào)用函數(shù)的宿主,在這里回調(diào)用函數(shù)被使用
void DoItB(void (*pt2Function)(char* text))
{
pt2Function("hi, i'm calling back using a global ;-)"); // make callback
}
// 執(zhí)行示例
void Callback_Using_Global()
{
TClassB objB;
pt2Object = (void*) &objB;
DoItB(TClassB::Wrapper_To_Call_Display);
}
注意：通過上面兩種方法的比較可以看出，第2種方法中靜態(tài)包裝函數(shù)可以和普通成員函數(shù)保持簽名一致，當(dāng)回調(diào)函數(shù)的宿主接口不能改變時，這種方法特別有用。但因為使用了全局變量，也不是一個好的設(shè)計。