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什么是回調函數
我們先來看看百度百科是如何定義回調函數的:
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。
這段話比較長,也比較繞口。下面我通過一幅圖來說明什么是回調:
假設我們要使用一個排序函數來對數組進行排序,那么在主程序(Main program)中,我們先通過庫,選擇一個庫排序函數(Library function)。但排序算法有很多,有冒泡排序,選擇排序,快速排序,歸並排序。同時,我們也可能需要對特殊的對象進行排序,比如特定的結構體等。庫函數會根據我們的需要選擇一種排序算法,然后調用實現該算法的函數來完成排序工作。這個被調用的排序函數就是回調函數(Callback function)。
結合這幅圖和上面對回調函數的解釋,我們可以發現,要實現回調函數,最關鍵的一點就是要將函數的指針傳遞給一個函數(上圖中是庫函數),然后這個函數就可以通過這個指針來調用回調函數了。注意,回調函數並不是C語言特有的,幾乎任何語言都有回調函數。在C語言中,我們通過使用函數指針來實現回調函數。那函數指針是什么?不着急,下面我們就先來看看什么是函數指針。
什么是函數指針
函數指針也是一種指針,只是它指向的不是整型,字符型而是函數。在C中,每個函數在編譯后都是存儲在內存中,並且每個函數都有一個入口地址,根據這個地址,我們便可以訪問並使用這個函數。函數指針就是通過指向這個函數的入口,從而調用這個函數。
函數指針的使用
函數指針的定義
函數指針雖然也是指針,但它的定義方式卻和其他指針看上去很不一樣,我們來看看它是如何定義的:
/* 方法1 */ void (*p_func)(int, int, float) = NULL; /* 方法2 */ typedef void (*tp_func)(int, int, float); tp_func p_func = NULL;
這兩種方式都是定義了一個指向返回值為 void
類型,參數為 (int, int, float)
的函數指針。第二種方法是為了讓函數指針更容易理解,尤其是在復雜的環境下;而對於一般的函數指針,直接用第一種方法就行了。
如果之前沒見過函數指針,可能會覺得函數指針的定義比較怪,為什么不是 void ()(int, int, float) *p_func
而是 void (*p_func)(int, int, float)
這種形式?這個問題我也不知道,也沒必要糾結,花點時間理解下它與普通指針的區別,實在不行就先記住它的形式。
函數指針的賦值
在定義完函數指針后,我們就需要給它賦值了我們有兩種方式對函數指針進行賦值:
void (*p_func)(int, int, float) = NULL; p_func = &func1; p_func = func2;
上面兩種方法都是合法的,對於第二種方法,編譯器會隱式地將 func_2
由 void ()(int, int, float)
類型轉換成 void (*)(int, int, float)
類型,因此,這兩種方法都行。想要了解更詳細的說明,可以看看下面這個stackoverflow的鏈接。
使用函數指針調用函數
因為函數指針也是指針,因此可以使用常規的帶 *
的方法來調用函數。和函數指針的賦值一樣,我們也可以使用兩種方法:
/* 方法1 */ int val1 = p_func(1,2,3.0); /* 方法2 */ int val2 = (*p_func)(1,2,3.0);
方法1和我們平時直接調用函數是一樣的,方法2則是用了 *
對函數指針取值,從而實現對函數的調用。
將函數指針作為參數傳給函數
函數指針和普通指針一樣,我們可以將它作為函數的參數傳遞給函數,下面我們看看如何實現函數指針的傳參:
/* func3 將函數指針 p_func 作為其形參 */ void func3(int a, int b, float c, void (*p_func)(int, int, float)) { (*p_func)(a, b, c); } /* func4 調用函數func3 */ void func4() { func3(1, 2, 3.0, func_1); /* 或者 func3(1, 2, 3.0, &func_1); */ }
函數指針作為函數返回類型
有了上面的基礎,要寫出返回類型為函數指針的函數應該不難了,下面這個例子就是返回類型為函數指針的函數:
void (* func5(int, int, float ))(int, int) { ... }
在這里, func5
以 (int, int, float)
為參數,其返回類型為 void (*)(int, int)
。在C語言中,變量或者函數的聲明也是一個大學問,想要了解更多關於聲明的話題,可以參考我之前的文章 - C專家編程》讀書筆記(1-3章)。這本書的第三章花了整整一章的內容來講解如何讀懂C語言的聲明。
函數指針數組
在開始講解回調函數前,最后介紹一下函數指針數組。既然函數指針也是指針,那我們就可以用數組來存放函數指針。下面我們看一個函數指針數組的例子:
/* 方法1 */ void (*func_array_1[5])(int, int, float); /* 方法2 */ typedef void (*p_func_array)(int, int, float); p_func_array func_array_2[5];
上面兩種方法都可以用來定義函數指針數組,它們定義了一個元素個數為5,類型是 void (*)(int, int, float)
的函數指針數組。
回調函數
我們前面談的都是函數指針,現在我們回到正題,來看看回調函數到底是怎樣實現的。下面是一個四則運算的簡單回調函數例子:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/**************************************** * 函數指針結構體 ***************************************/ typedef struct _OP { float (*p_add)(float, float); float (*p_sub)(float, float); float (*p_mul)(float, float); float (*p_div)(float, float); } OP; /**************************************** * 加減乘除函數 ***************************************/ float ADD(float a, float b) { return a + b; } float SUB(float a, float b) { return a - b; } float MUL(float a, float b) { return a * b; } float DIV(float a, float b) { return a / b; } /**************************************** * 初始化函數指針 ***************************************/ void init_op(OP *op) { op->p_add = ADD; op->p_sub = SUB; op->p_mul = &MUL; op->p_div = &DIV; } /**************************************** * 庫函數 ***************************************/ float add_sub_mul_div(float a, float b, float (*op_func)(float, float)) { return (*op_func)(a, b); } int main(int argc, char *argv[]) { OP *op = (OP *)malloc(sizeof(OP)); init_op(op); /* 直接使用函數指針調用函數 */ printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %f\n", (op->p_add)(1.3, 2.2), (*op->p_sub)(1.3, 2.2), (op->p_mul)(1.3, 2.2), (*op->p_div)(1.3, 2.2)); /* 調用回調函數 */ printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %f\n", add_sub_mul_div(1.3, 2.2, ADD), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, SUB), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, MUL), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, DIV)); return 0; }
這個例子有點長,我一步步地來講解如何使用回調函數。
第一步
要完成加減乘除,我們需要定義四個函數分別實現加減乘除的運算功能,這幾個函數就是:
/**************************************** * 加減乘除函數 ***************************************/ float ADD(float a, float b) { return a + b; } float SUB(float a, float b) { return a - b; } float MUL(float a, float b) { return a * b; } float DIV(float a, float b) { return a / b; }
第二步
我們需要定義四個函數指針分別指向這四個函數:
/**************************************** * 函數指針結構體 ***************************************/ typedef struct _OP { float (*p_add)(float, float); float (*p_sub)(float, float); float (*p_mul)(float, float); float (*p_div)(float, float); } OP; /**************************************** * 初始化函數指針 ***************************************/ void init_op(OP *op) { op->p_add = ADD; op->p_sub = SUB; op->p_mul = &MUL; op->p_div = &DIV; }
第三步
我們需要創建一個“庫函數”,這個函數以函數指針為參數,通過它來調用不同的函數:
/**************************************** * 庫函數 ***************************************/ float add_sub_mul_div(float a, float b, float (*op_func)(float, float)) { return (*op_func)(a, b); }
第四步
當這幾部都完成后,我們就可以開始調用回調函數了:
/* 調用回調函數 */ printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %f\n", add_sub_mul_div(1.3, 2.2, op->p_add), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, op->p_sub), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, MUL), add_sub_mul_div(1.3, 2.2, DIV));
簡單的四部便可以實現回調函數。在這四步中,我們甚至可以省略第二步,直接將函數名傳入“庫函數”,比如上面的乘法和除法運算。回調函數的核心就是函數指針,只要搞懂了函數指針再學回調函數,那真是手到擒來了。
總結
本文主要講了如何使用函數指針和回調函數。回調函數的核心就是函數指針,因此我花了大量篇幅講解函數指針。對於回調函數的實現,我給出了一個例子,希望這個例子能給你幫助。回調函數很重要,如果連它都不會,C語言真不算入門了。當然了,即使會了它,也不要驕傲,因為C語言還有太多的東西需要我們去學習、實踐。