C++

定义

回调函数(callback function) 被定义为"作为参数传递的函数", 或者用更加接地气的方式描述:

将函数 A 作为参数传递给函数 B, B 在执行的某一刻调用 A, 此时称 A 为回调函数

作用

回调提供了一种灵活的方式来扩展或自定义函数的行为, 需要在某些特定的时刻执行特定的动作, 但这些动作可能因情境而异. 通过使用回调, 可以允许其他代码决定何时以及如何响应

简单来说, 回调函数保证了调用者对被调用者的控制权, 是一种灵活的函数调用方式

应用场景

事件驱动
以 GUI 为例, 假如我们需要实现诸如"用户用鼠标点击按钮, 程序作出响应"的功能, "响应"就可以作为回调函数传递给按钮类
计时器
考虑需求"每 1min 执行函数一次", 我们可以先定义计时器类, 再将函数作为回调函数传递给计时器的实例化, 避免了我们只能通过继承的方式创建大量无用的计时器类的子类
错误处理

实现

作为一种机制, 回调函数在很多语言中都有实现方法

C

在 C 中一般使用函数指针实现回调函数, 考虑这样的情况:

编写修饰函数 Modify, 使得给定输入数组 arr, 要求对数组 arr 遍历, 并对其中所有元素加上给定的同长数组 append 对应的值. 出于简单, 只考虑 arr 的长度为 5, append = [3, 2, 4, 5, 1] 的情况

#include<stdio.h>

typedef int (*Callback)(int);

const int n = 5;

int Append(int x){
    static int append[5] = {3, 2, 4, 5, 1};
    return append[x];
}

void Modify(int* arr, Callback ptr_callback){
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        arr[i] += (*ptr_callback)(i);
    }
}

int main(){
    int arr[5];
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d", arr + i);
    }
    Modify(arr, Append);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        printf("%d, ", arr[i]);
    }
}

在这个程序中, 函数 Append 以函数指针的形式, 作为回调函数传递给了 Modify

在 C++11 及以上, 我们通常使用函数对象, lambda匿名函数和 std::function 等方式实现回调函数

另见

下面是利用 lambda匿名函数实现的回调

#include<functional>
#include<iostream>
#include<vector>

using VectorInt = std::vector<int>;

void Modify(const VectorInt& vec, const std::function<void(int)>& callback){
    for(auto i:vec){
        callback(i);
    }
}

int main(){
    VectorInt vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    Modify(vec, [](int x){
        std::cout << x << std::endl;
    });
}

实例

计时器

实现一个计时器类, 接受一个回调函数, 在计时达到一定时间时调用回调函数

// inherit
class Timer{
public:
    Timer() = default;
    ~Timer() = default;

    void on_update(){
        ++cur_time;
        if(cur_time == wait_time){
            cur_time = 0;
            callback();
        }
    }

protected:
    virtual void callback() = 0;

private:
    int cur_time = 0;
    int wait_time = 0;
};

class Refresher:Timer{
    void callback() override{
        // function body...
    }
};

// callback
class Timer{
public:
    Timer() = default;
    ~Timer() = default;

    void on_update(){
        ++cur_time;
        if(cur_time == wait_time){
            cur_time = 0;
            callback();
        }
    }

    void set_callback(std::function<void()> callback){
        this->callback = callback;
    }

private:
    std::function<void()> callback;
    int cur_time = 0;
    int wait_time = 0;
};

int main(){
    Timer refresher;
    refresher.set_callback([](){
        // function body...
    });
}