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C/C++中回调函数初探

2008-06-01 02:09:17  編輯來源:互聯網  简体版  手機版  評論  字體: ||
 
 
  简介

  对于很多初学者来说,往往觉得回调函数很神秘,很想知道回调函数的工作原理。本文将要解释什么是回调函数、它们有什么好处、为什么要使用它们等等问题,在开始之前,假设你已经熟知了函数指针。

  什么是回调函数?简而言之,回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。假如你把函数的指针(地址)作为参数传递给另一个函数,当这个指针被用为调用它所指向的函数时,我们就说这是回调函数。

  为什么要使用回调函数?

  因为可以把调用者与被调用者分开。调用者不关心谁是被调用者,所有它需知道的,只是存在一个具有某种特定原型、某些限制条件(如返回值为int)的被调用函数。

  假如想知道回调函数在实际中有什么作用,先假设有这样一种情况,我们要编写一个库,它提供了某些排序算法的实现,如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等,但为使库更加通用,不想在函数中嵌入排序逻辑,而让使用者来实现相应的逻辑;或者,想让库可用于多种数据类型(int、float、string),此时,该怎么办呢?可以使用函数指针,并进行回调。

  回调可用于通知机制,例如,有时要在程序中设置一个计时器,每到一定时间,程序会得到相应的通知,但通知机制的实现者对我们的程序一无所知。而此时,就需有一个特定原型的函数指针,用这个指针来进行回调,来通知我们的程序事件已经发生。实际上,SetTimer() API使用了一个回调函数来通知计时器,而且,万一没有提供回调函数,它还会把一个消息发往程序的消息队列。

  另一个使用回调机制的API函数是EnumWindow(),它枚举屏幕上所有的顶层窗口,为每个窗口调用一个程序提供的函数,并传递窗口的处理程序。假如被调用者返回一个值,就继续进行迭代,否则,退出。EnumWindow()并不关心被调用者在何处,也不关心被调用者用它传递的处理程序做了什么,它只关心返回值,因为基于返回值,它将继续执行或退出。

  不管怎么说,回调函数是继续自C语言的,因而,在C++中,应只在与C代码建立接口,或与已有的回调接口打交道时,才使用回调函数。除了上述情况,在C++中应使用虚拟方法或函数符(functor),而不是回调函数。

  一个简单的回调函数实现

  下面创建了一个sort.dll的动态链接库,它导出了一个名为CompareFunction的类型--typedef int (__stdcall *CompareFunction)(const byte*, const byte*),它就是回调函数的类型。另外,它也导出了两个方法:Bubblesort()和Quicksort(),这两个方法原型相同,但实现了不同的排序算法。

  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);

  这两个函数接受以下参数:

  ·byte * array:指向元素数组的指针(任意类型)。

  ·int size:数组中元素的个数。

  ·int elem_size:数组中一个元素的大小,以字节为单位。

  ·CompareFunction cmpFunc:带有上述原型的指向回调函数的指针。

  这两个函数的会对数组进行某种排序,但每次都需决定两个元素哪个排在前面,而函数中有一个回调函数,其地址是作为一个参数传递进来的。对编写者来说,不必介意函数在何处实现,或它怎样被实现的,所需在意的只是两个用于比较的元素的地址,并返回以下的某个值(库的编写者和使用者都必须遵守这个约定):

  ·-1:假如第一个元素较小,那它在已排序好的数组中,应该排在第二个元素前面。

  ·0:假如两个元素相等,那么它们的相对位置并不重要,在已排序好的数组中,谁在前面都无所谓。

  ·1:假如第一个元素较大,那在已排序好的数组中,它应该排第二个元素后面。

  基于以上约定,函数Bubblesort()的实现如下,Quicksort()就稍微复杂一点:

  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++)

  {

  //回调比较函数

  if(1 == (*cmpFunc)(array+j*elem_size,array+(j+1)*elem_size))

  {

  //两个相比较的元素相交换

  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;

  }

  }

  }

  }

  注重:因为实现中使用了memcpy(),所以函数在使用的数据类型方面,会有所局限。

  对使用者来说,必须有一个回调函数,其地址要传递给Bubblesort()函数。下面有二个简单的示例,一个比较两个整数,而另一个比较两个字符串:

  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);

  }

  下面另有一个程序,用于测试以上所有的代码,它传递了一个有5个元素的数组给Bubblesort()和Quicksort(),同时还传递了一个指向回调函数的指针。

  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;

  }

  假如想进行降序排序(大元素在先),就只需修改回调函数的代码,或使用另一个回调函数,这样编程起来灵活性就比较大了。 调用约定

  上面的代码中,可在函数原型中找到__stdcall,因为它以双下划线打头,所以它是一个特定于编译器的扩展,说到底也就是微软的实现。任何支持开发基于Win32的程序都必须支持这个扩展或其等价物。

   以__stdcall标识的函数使用了标准调用约定,为什么叫标准约定呢,因为所有的Win32 API(除了个别接受可变参数的除外)都使用它。标准调用约定的函数在它们返回到调用者之前,都会从堆栈中移除掉参数,这也是Pascal的标准约定。但在C/C++中,调用约定是调用者负责清理堆栈,而不是被调用函数;为强制函数使用C/C++调用约定,可使用__cdecl。另外,可变参数函数也使用C/C++调用约定。

  Windows操作系统采用了标准调用约定(Pascal约定),因为其可减小代码的体积。这点对早期的Windows来说非常重要,因为那时它运行在只有640KB内存的电脑上。

  假如你不喜欢__stdcall,还可以使用CALLBACK宏,它定义在windef.h中:

  #define CALLBACK __stdcallor

  #define CALLBACK PASCAL //而PASCAL在此被#defined成__stdcall

  作为回调函数的C++方法

  因为平时很可能会使用到C++编写代码,也许会想到把回调函数写成类中的一个方法,但先来看看以下的代码:

  class CCallbackTester

  {

  public:

  int CALLBACK CompareInts(const byte* velem1, const byte* velem2);

  };

  Bubblesort((byte*)array, 5, sizeof(array[0]),

  &CCallbackTester::CompareInts);

  假如使用微软的编译器,将会得到下面这个编译错误:

  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

  这是因为非静态成员函数有一个额外的参数:this指针,这将迫使你在成员函数前面加上static。当然,还有几种方法可以解决这个问题,但限于篇幅,就不再论述了。
 
 
 
简介   对于很多初学者来说,往往觉得回调函数很神秘,很想知道回调函数的工作原理。本文将要解释什么是回调函数、它们有什么好处、为什么要使用它们等等问题,在开始之前,假设你已经熟知了函数指针。   什么是回调函数? 简而言之,回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。假如你把函数的指针(地址)作为参数传递给另一个函数,当这个指针被用为调用它所指向的函数时,我们就说这是回调函数。   为什么要使用回调函数?   因为可以把调用者与被调用者分开。调用者不关心谁是被调用者,所有它需知道的,只是存在一个具有某种特定原型、某些限制条件(如返回值为int)的被调用函数。   假如想知道回调函数在实际中有什么作用,先假设有这样一种情况,我们要编写一个库,它提供了某些排序算法的实现,如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等,但为使库更加通用,不想在函数中嵌入排序逻辑,而让使用者来实现相应的逻辑;或者,想让库可用于多种数据类型(int、float、string),此时,该怎么办呢?可以使用函数指针,并进行回调。   回调可用于通知机制,例如,有时要在程序中设置一个计时器,每到一定时间,程序会得到相应的通知,但通知机制的实现者对我们的程序一无所知。而此时,就需有一个特定原型的函数指针,用这个指针来进行回调,来通知我们的程序事件已经发生。实际上,SetTimer() API使用了一个回调函数来通知计时器,而且,万一没有提供回调函数,它还会把一个消息发往程序的消息队列。   另一个使用回调机制的API函数是EnumWindow(),它枚举屏幕上所有的顶层窗口,为每个窗口调用一个程序提供的函数,并传递窗口的处理程序。假如被调用者返回一个值,就继续进行迭代,否则,退出。EnumWindow()并不关心被调用者在何处,也不关心被调用者用它传递的处理程序做了什么,它只关心返回值,因为基于返回值,它将继续执行或退出。   不管怎么说,回调函数是继续自C语言的,因而,在C++中,应只在与C代码建立接口,或与已有的回调接口打交道时,才使用回调函数。除了上述情况,在C++中应使用虚拟方法或函数符(functor),而不是回调函数。   一个简单的回调函数实现   下面创建了一个sort.dll的动态链接库,它导出了一个名为CompareFunction的类型--typedef int (__stdcall *CompareFunction)(const byte*, const byte*),它就是回调函数的类型。另外,它也导出了两个方法:Bubblesort()和Quicksort(),这两个方法原型相同,但实现了不同的排序算法。 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);   这两个函数接受以下参数:   ·byte * array:指向元素数组的指针(任意类型)。   ·int size:数组中元素的个数。   ·int elem_size:数组中一个元素的大小,以字节为单位。   ·CompareFunction cmpFunc:带有上述原型的指向回调函数的指针。   这两个函数的会对数组进行某种排序,但每次都需决定两个元素哪个排在前面,而函数中有一个回调函数,其地址是作为一个参数传递进来的。对编写者来说,不必介意函数在何处实现,或它怎样被实现的,所需在意的只是两个用于比较的元素的地址,并返回以下的某个值(库的编写者和使用者都必须遵守这个约定):   ·-1:假如第一个元素较小,那它在已排序好的数组中,应该排在第二个元素前面。   ·0:假如两个元素相等,那么它们的相对位置并不重要,在已排序好的数组中,谁在前面都无所谓。   ·1:假如第一个元素较大,那在已排序好的数组中,它应该排第二个元素后面。   基于以上约定,函数Bubblesort()的实现如下,Quicksort()就稍微复杂一点: 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++)   {    //回调比较函数    if(1 == (*cmpFunc)(array+j*elem_size,array+(j+1)*elem_size))    {     //两个相比较的元素相交换     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;    }   }  } }   注重:因为实现中使用了memcpy(),所以函数在使用的数据类型方面,会有所局限。   对使用者来说,必须有一个回调函数,其地址要传递给Bubblesort()函数。下面有二个简单的示例,一个比较两个整数,而另一个比较两个字符串: 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); }   下面另有一个程序,用于测试以上所有的代码,它传递了一个有5个元素的数组给Bubblesort()和Quicksort(),同时还传递了一个指向回调函数的指针。 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; }   假如想进行降序排序(大元素在先),就只需修改回调函数的代码,或使用另一个回调函数,这样编程起来灵活性就比较大了。 调用约定   上面的代码中,可在函数原型中找到__stdcall,因为它以双下划线打头,所以它是一个特定于编译器的扩展,说到底也就是微软的实现。任何支持开发基于Win32的程序都必须支持这个扩展或其等价物。 以__stdcall标识的函数使用了标准调用约定,为什么叫标准约定呢,因为所有的Win32 API(除了个别接受可变参数的除外)都使用它。标准调用约定的函数在它们返回到调用者之前,都会从堆栈中移除掉参数,这也是Pascal的标准约定。但在C/C++中,调用约定是调用者负责清理堆栈,而不是被调用函数;为强制函数使用C/C++调用约定,可使用__cdecl。另外,可变参数函数也使用C/C++调用约定。   Windows操作系统采用了标准调用约定(Pascal约定),因为其可减小代码的体积。这点对早期的Windows来说非常重要,因为那时它运行在只有640KB内存的电脑上。   假如你不喜欢__stdcall,还可以使用CALLBACK宏,它定义在windef.h中: #define CALLBACK __stdcallor #define CALLBACK PASCAL //而PASCAL在此被#defined成__stdcall   作为回调函数的C++方法   因为平时很可能会使用到C++编写代码,也许会想到把回调函数写成类中的一个方法,但先来看看以下的代码: class CCallbackTester {  public:  int CALLBACK CompareInts(const byte* velem1, const byte* velem2); }; Bubblesort((byte*)array, 5, sizeof(array[0]), &CCallbackTester::CompareInts);   假如使用微软的编译器,将会得到下面这个编译错误: 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   这是因为非静态成员函数有一个额外的参数:this指针,这将迫使你在成员函数前面加上static。当然,还有几种方法可以解决这个问题,但限于篇幅,就不再论述了。
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