C/C++中回調(diào)函數(shù)初探

[摘自] 天極開(kāi)發(fā)網(wǎng)（http://dev.yesky.com/）

         簡(jiǎn)介

　　對(duì)于很多初學(xué)者來(lái)說(shuō)，往往覺(jué)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(wèn)題，在開(kāi)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(jiǎn)而言之，回調(diào)函數(shù)就是一個(gè)通過(guò)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(gè)函數(shù)，當(dāng)這個(gè)指針被用為調(diào)用它所指向的函數(shù)時(shí)，我們就說(shuō)這是回調(diào)函數(shù)。

　　為什么要使用回調(diào)函數(shù)？

　　因?yàn)榭梢园颜{(diào)用者與被調(diào)用者分開(kāi)。調(diào)用者不關(guān)心誰(shuí)是被調(diào)用者，所有它需知道的，只是存在一個(gè)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(shí)際中有什么作用，先假設(shè)有這樣一種情況，我們要編寫(xiě)一個(gè)庫(kù)，它提供了某些排序算法的實(shí)現(xiàn)，如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等，但為使庫(kù)更加通用，不想在函數(shù)中嵌入排序邏輯，而讓使用者來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯；或者，想讓庫(kù)可用于多種數(shù)據(jù)類(lèi)型（int、float、string），此時(shí)，該怎么辦呢？可以使用函數(shù)指針，并進(jìn)行回調(diào)。

　　回調(diào)可用于通知機(jī)制，例如，有時(shí)要在程序中設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器，每到一定時(shí)間，程序會(huì)得到相應(yīng)的通知，但通知機(jī)制的實(shí)現(xiàn)者對(duì)我們的程序一無(wú)所知。而此時(shí)，就需有一個(gè)特定原型的函數(shù)指針，用這個(gè)指針來(lái)進(jìn)行回調(diào)，來(lái)通知我們的程序事件已經(jīng)發(fā)生。實(shí)際上，SetTimer() API使用了一個(gè)回調(diào)函數(shù)來(lái)通知計(jì)時(shí)器，而且，萬(wàn)一沒(méi)有提供回調(diào)函數(shù)，它還會(huì)把一個(gè)消息發(fā)往程序的消息隊(duì)列。

　　另一個(gè)使用回調(diào)機(jī)制的API函數(shù)是EnumWindow()，它枚舉屏幕上所有的頂層窗口，為每個(gè)窗口調(diào)用一個(gè)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(gè)值，就繼續(xù)進(jìn)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?yàn)榛诜祷刂担鼘⒗^續(xù)執(zhí)行或退出。

　　不管怎么說(shuō)，回調(diào)函數(shù)是繼續(xù)自C語(yǔ)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(shí)，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(gè)簡(jiǎn)單的回調(diào)函數(shù)實(shí)現(xiàn)

　　下面創(chuàng)建了一個(gè)sort.dll的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，它導(dǎo)出了一個(gè)名為CompareFunction的類(lèi)型--typedef int (__stdcall *CompareFunction)(const byte*, const byte*)，它就是回調(diào)函數(shù)的類(lèi)型。另外，它也導(dǎo)出了兩個(gè)方法：Bubblesort()和Quicksort()，這兩個(gè)方法原型相同，但實(shí)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(gè)函數(shù)接受以下參數(shù)：

　　·byte * array：指向元素?cái)?shù)組的指針（任意類(lèi)型）。

　　·int size：數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)。

　　·int elem_size：數(shù)組中一個(gè)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(gè)函數(shù)的會(huì)對(duì)數(shù)組進(jìn)行某種排序，但每次都需決定兩個(gè)元素哪個(gè)排在前面，而函數(shù)中有一個(gè)回調(diào)函數(shù)，其地址是作為一個(gè)參數(shù)傳遞進(jìn)來(lái)的。對(duì)編寫(xiě)者來(lái)說(shuō)，不必介意函數(shù)在何處實(shí)現(xiàn)，或它怎樣被實(shí)現(xiàn)的，所需在意的只是兩個(gè)用于比較的元素的地址，并返回以下的某個(gè)值（庫(kù)的編寫(xiě)者和使用者都必須遵守這個(gè)約定）：

　　·-1：如果第一個(gè)元素較小，那它在已排序好的數(shù)組中，應(yīng)該排在第二個(gè)元素前面。

　　·0：如果兩個(gè)元素相等，那么它們的相對(duì)位置并不重要，在已排序好的數(shù)組中，誰(shuí)在前面都無(wú)所謂。

　　·1：如果第一個(gè)元素較大，那在已排序好的數(shù)組中，它應(yīng)該排第二個(gè)元素后面。

　　基于以上約定，函數(shù)Bubblesort()的實(shí)現(xiàn)如下，Quicksort()就稍微復(fù)雜一點(diǎn)：

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(gè)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?yàn)閷?shí)現(xiàn)中使用了memcpy()，所以函數(shù)在使用的數(shù)據(jù)類(lèi)型方面，會(huì)有所局限。

　　對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，必須有一個(gè)回調(diào)函數(shù)，其地址要傳遞給Bubblesort()函數(shù)。下面有二個(gè)簡(jiǎn)單的示例，一個(gè)比較兩個(gè)整數(shù)，而另一個(gè)比較兩個(gè)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(gè)程序，用于測(cè)試以上所有的代碼，它傳遞了一個(gè)有5個(gè)元素的數(shù)組給Bubblesort()和Quicksort()，同時(shí)還傳遞了一個(gè)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(jìn)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(gè)回調(diào)函數(shù)，這樣編程起來(lái)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?yàn)樗噪p下劃線打頭，所以它是一個(gè)特定于編譯器的擴(kuò)展，說(shuō)到底也就是微軟的實(shí)現(xiàn)。任何支持開(kāi)發(fā)基于Win32的程序都必須支持這個(gè)擴(kuò)展或其等價(jià)物。以__stdcall標(biāo)識(shí)的函數(shù)使用了標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用約定，為什么叫標(biāo)準(zhǔn)約定呢，因?yàn)樗械腤in32 API（除了個(gè)別接受可變參數(shù)的除外）都使用它。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用約定的函數(shù)在它們返回到調(diào)用者之前，都會(huì)從堆棧中移除掉參數(shù)，這也是Pascal的標(biāo)準(zhǔn)約定。但在C/C++中，調(diào)用約定是調(diào)用者負(fù)責(zé)清理堆棧，而不是被調(diào)用函數(shù)；為強(qiáng)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(zhǔn)調(diào)用約定（Pascal約定），因?yàn)槠淇蓽p小代碼的體積。這點(diǎn)對(duì)早期的Windows來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)槟菚r(shí)它運(yùn)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?yàn)槠綍r(shí)很可能會(huì)使用到C++編寫(xiě)代碼，也許會(huì)想到把回調(diào)函數(shù)寫(xiě)成類(lèi)中的一個(gè)方法，但先來(lái)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(huì)得到下面這個(gè)編譯錯(cuò)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?yàn)榉庆o態(tài)成員函數(shù)有一個(gè)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(gè)問(wèn)題，但限于篇幅，就不再論述了。