什麼是回撥函式

我們先來看看百度百科是如何定義回撥函式的：

回撥函式就是一個通過函式指標呼叫的函式。如果你把函式的指標（地址）作為引數傳遞給另一個函式，當這個指標被用來呼叫其所指向的函式時，我們就說這是回撥函式。回撥函式不是由該函式的實現方直接呼叫，而是在特定的事件或條件發生時由另外的一方呼叫的，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麼是回撥：

假設我們要使用一個排序函式來對陣列進行排序，那麼在主程式(Main program)中，我們先通過庫，選擇一個庫排序函式(Library function)。但排序演算法有很多，有氣泡排序，選擇排序，快速排序，歸併排序。同時，我們也可能需要對特殊的物件進行排序，比如特定的結構體等。庫函式會根據我們的需要選擇一種排序演算法，然後呼叫實現該演算法的函式來完成排序工作。這個被呼叫的排序函式就是回撥函式(Callback function)。

結合這幅圖和上面對回撥函式的解釋，我們可以發現，要實現回撥函式，最關鍵的一點就是要將函式的指標傳遞給一個函式(上圖中是庫函式)，然後這個函式就可以通過這個指標來呼叫回撥函數了。注意，回撥函式並不是C語言特有的，幾乎任何語言都有回撥函式。在C語言中，我們通過使用函式指標來實現回撥函式。那函式指標是什麼？不著急，下面我們就先來看看什麼是函式指標。

什麼是函式指標

函式指標也是一種指標，只是它指向的不是整型，字元型而是函式。在C中，每個函式在編譯後都是儲存在記憶體中，並且每個函式都有一個入口地址，根據這個地址，我們便可以訪問並使用這個函式。函式指標就是通過指向這個函式的入口，從而呼叫這個函式。

函式指標的使用

函式指標的定義

函式指標雖然也是指標，但它的定義方式卻和其他指標看上去很不一樣，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 型別，引數為 (int, int, float) 的函式指標。第二種方法是為了讓函式指標更容易理解，尤其是在複雜的環境下；而對於一般的函式指標，直接用第一種方法就行了。
如果之前沒見過函式指標，可能會覺得函式指標的定義比較怪，為什麼不是 void ()(int, int, float) *p_func

函式指標的賦值

在定義完函式指標後，我們就需要給它賦值了我們有兩種方式對函式指標進行賦值：

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) 型別轉換成 void (*)(int, int, float) 型別，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的連結。

使用函式指標呼叫函式

因為函式指標也是指標，因此可以使用常規的帶 * 的方法來呼叫函式。和函式指標的賦值一樣，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和我們平時直接呼叫函式是一樣的，方法2則是用了 * 對函式指標取值，從而實現對函式的呼叫。

將函式指標作為引數傳給函式

函式指標和普通指標一樣，我們可以將它作為函式的引數傳遞給函式，下面我們看看如何實現函式指標的傳參：

/* func3 將函式指標 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 呼叫函式func3 */
void func4()
{
    func3(1, 2, 3.0, func_1);
    /* 或者 func3(1, 2, 3.0, &func_1); */
}

函式指標作為函式返回型別

有了上面的基礎，要寫出返回型別為函式指標的函式應該不難了，下面這個例子就是返回型別為函式指標的函式：

void (* func5(int, int, float ))(int, int)
{
    ...
}

在這裡， func5 以 (int, int, float) 為引數，其返回型別為 void (*)(int, int) 。在C語言中，變數或者函式的宣告也是一個大學問，想要了解更多關於宣告的話題，可以參考我之前的文章 - C專家程式設計》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語言的宣告。

函式指標陣列

在開始講解回撥函式前，最後介紹一下函式指標陣列。既然函式指標也是指標，那我們就可以用陣列來存放函式指標。下面我們看一個函式指標陣列的例子：

/* 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式指標陣列，它們定義了一個元素個數為5，型別是 void (*)(int, int, float) 的函式指標陣列。

回撥函式

我們前面談的都是函式指標，現在我們回到正題，來看看回調函式到底是怎樣實現的。下面是一個四則運算的簡單回撥函式例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/****************************************
 * 函式指標結構體
 ***************************************/
typedef struct _OP {
    float (*p_add)(float, float); 
    float (*p_sub)(float, float); 
    float (*p_mul)(float, float); 
    float (*p_div)(float, float); 
} OP; 

/****************************************
 * 加減乘除函式
 ***************************************/
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;
}

/****************************************
 * 初始化函式指標
 ***************************************/
void init_op(OP *op)
{
    op->p_add = ADD;
    op->p_sub = SUB;
    op->p_mul = &MUL;
    op->p_div = &DIV;
}

/****************************************
 * 庫函式
 ***************************************/
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);
    
    /* 直接使用函式指標呼叫函式 */ 
    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));
     
    /* 呼叫回撥函式 */ 
    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撥函式。

第一步

要完成加減乘除，我們需要定義四個函式分別實現加減乘除的運算功能，這幾個函式就是:

/****************************************
 * 加減乘除函式
 ***************************************/
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式指標分別指向這四個函式：

/****************************************
 * 函式指標結構體
 ***************************************/
typedef struct _OP {
    float (*p_add)(float, float); 
    float (*p_sub)(float, float); 
    float (*p_mul)(float, float); 
    float (*p_div)(float, float); 
} OP; 

/****************************************
 * 初始化函式指標
 ***************************************/
void init_op(OP *op)
{
    op->p_add = ADD;
    op->p_sub = SUB;
    op->p_mul = &MUL;
    op->p_div = ÷
}

第三步

我們需要建立一個“庫函式”，這個函式以函式指標為引數，通過它來呼叫不同的函式：

/****************************************
 * 庫函式
 ***************************************/
float add_sub_mul_div(float a, float b, float (*op_func)(float, float))
{
    return (*op_func)(a, b);
}

第四步

當這幾部都完成後，我們就可以開始呼叫回撥函數了：

/* 呼叫回撥函式 */ 
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撥函式。在這四步中，我們甚至可以省略第二步，直接將函式名傳入“庫函式”，比如上面的乘法和除法運算。回撥函式的核心就是函式指標，只要搞懂了函式指標再學回調函式，那真是手到擒來了。

總結

本文主要講了如何使用函式指標和回撥函式。回撥函式的核心就是函式指標，因此我花了大量篇幅講解函式指標。對於回撥函式的實現，我給出了一個例子，希望這個例子能給你幫助。回撥函式很重要，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。