什麼是回撥函式,如何定義和實現一個類的成員函式為回撥函式(轉)
C/C++中回撥函式初探
簡介
對於很多初學者來說,往往覺得回撥函式很神祕,很想知道回撥函式的工作原理。本文將要解釋什麼是回撥函式、它們有什麼好處、為什麼要使用它們等等問題,在開始之前,假設你已經熟知了函式指標。
什麼是回撥函式?
簡而言之,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,當這個指標被用為呼叫它所指向的函式時,我們就說這是回撥函式。
為什麼要使用回撥函式?
因為可以把呼叫者與被呼叫者分開。呼叫者不關心誰是被呼叫者,所有它需知道的,只是存在一個具有某種特定原型、某些限制條件(如返回值為int)的被呼叫函式。
如果想知道回撥函式在實際中有什麼作用,先假設有這樣一種情況,我們要編寫一個庫,它提供了某些排序演算法的實現,如氣泡排序、快速排序、 shell排序、shake排序等等,但為使庫更加通用,不想在函式中嵌入排序邏輯,而讓使用者來實現相應的邏輯;或者,想讓庫可用於多種資料型別 (int、float、string),此時,該怎麼辦呢?可以使用函式指標,並進行回撥。
回撥可用於通知機制,例如,有時要在程式中設定一個計時器,每到一定時間,程式會得到相應的通知,但通知機制的實現者對我們的程式一無所知。而 此時,就需有一個特定原型的函式指標,用這個指標來進行回撥,來通知我們的程式事件已經發生。實際上,SetTimer() API使用了一個回撥函式來通知計時器,而且,萬一沒有提供回撥函式,它還會把一個訊息發往程式的訊息佇列。
另一個使用回撥機制的API函式是EnumWindow(),它列舉螢幕上所有的頂層視窗,為每個視窗呼叫一個程式提供的函式,並傳遞視窗的處 理程式。如果被呼叫者返回一個值,就繼續進行迭代,否則,退出。EnumWindow()並不關心被呼叫者在何處,也不關心被呼叫者用它傳遞的處理程式做 了什麼,它只關心返回值,因為基於返回值,它將繼續執行或退出。
不管怎麼說,回撥函式是繼續自C語言的,因而,在C++中,應只在與C程式碼建立介面,或與已有的回撥介面打交道時,才使用回撥函式。除了上述情況,在C++中應使用虛擬方法或函式符(functor),而不是回撥函式。
一個簡單的回撥函式實現
下面建立了一個sort.dll的動態連結庫,它匯出了一個名為
CompareFunction的型別
--typedef int (__stdcall *CompareFunction)(const byte*, const byte*),
它就是回撥函式的型別。另外,它也匯出了兩個方法:Bubblesort()和Quicksort(),這兩個方法原型相同,但實現了不同的排序演算法。
void DLLDIR __stdcall Bubblesort(byte* array,int size,int elem_size,CompareFunction cmpFunc); // cmpFunc是函式指標
void DLLDIR __stdcall Quicksort(byte* array,int size,int elem_size,CompareFunction cmpFunc);
這兩個函式接受以下引數:
·byte * array:指向元素陣列的指標(任意型別)。
·int size:陣列中元素的個數。
·int elem_size:陣列中一個元素的大小,以位元組為單位。
·CompareFunction cmpFunc:帶有上述原型的指向回撥函式的指標。
這兩個函式的會對陣列進行某種排序,但每次都需決定兩個元素哪個排在前面,而函式中有一個回撥函式,其地址是作為一個引數傳遞進來的。對編寫者 來說,不必介意函式在何處實現,或它怎樣被實現的,所需在意的只是兩個用於比較的元素的地址,並返回以下的某個值(庫的編寫者和使用者都必須遵守這個約 定):
·-1:如果第一個元素較小,那它在已排序好的陣列中,應該排在第二個元素前面。
·0:如果兩個元素相等,那麼它們的相對位置並不重要,在已排序好的陣列中,誰在前面都無所謂。
·1:如果第一個元素較大,那在已排序好的陣列中,它應該排第二個元素後面。
基於以上約定,函式Bubblesort()的實現如下,Quicksort()就稍微複雜一點:
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++)
{
//回撥比較函式
if(1 == (*cmpFunc)(array+j*elem_size,array+(j+1)*elem_size))
{
//兩個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:因為實現中使用了memcpy(),所以函式在使用的資料型別方面,會有所侷限。
對使用者來說,必須有一個回撥函式,其地址要傳遞給Bubblesort()函式。下面有二個簡單的示例,一個比較兩個整數,而另一個比較兩個字串:
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);
}
下面另有一個程式,用於測試以上所有的程式碼,它傳遞了一個有5個元素的陣列給Bubblesort()和Quicksort(),同時還傳遞了一個指向回撥函式的指標。
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;
}
如果想進行降序排序(大元素在先),就只需修改回撥函式的程式碼,或使用另一個回撥函式,這樣程式設計起來靈活性就比較大了。
呼叫約定
上面的程式碼中,可在函式原型中找到__stdcall,因為它以雙下劃線打頭,所以它是一個特定於編譯器的擴充套件,說到底也就是微軟的實現。任何 支援開發基於Win32的程式都必須支援這個擴充套件或其等價物。以__stdcall標識的函式使用了標準呼叫約定,為什麼叫標準約定呢,因為所有的 Win32 API(除了個別接受可變引數的除外)都使用它。標準呼叫約定的函式在它們返回到呼叫者之前,都會從堆疊中移除掉引數,這也是Pascal的標準約定。但 在C/C++中,呼叫約定是呼叫者負責清理堆疊,而不是被呼叫函式;為強制函式使用C/C++呼叫約定,可使用__cdecl。另外,可變引數函式也使用 C/C++呼叫約定。
Windows作業系統採用了標準呼叫約定(Pascal約定),因為其可減小程式碼的體積。這點對早期的Windows來說非常重要,因為那時它執行在只有640KB記憶體的電腦上。
如果你不喜歡__stdcall,還可以使用CALLBACK巨集,它定義在windef.h中:
#define CALLBACK __stdcallor
#define CALLBACK PASCAL //而PASCAL在此被#defined成__stdcall
作為回撥函式的C++方法
因為平時很可能會使用到C++編寫程式碼,也許會想到把回撥函式寫成類中的一個方法,但先來看看以下的程式碼:
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,將會得到下面這個編譯錯誤:
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
這是因為非靜態成員函式有一個額外的引數:this指標,這將迫使你在成員函式前面加上static。當然,還有幾種方法可以解決這個問題,但限於篇幅,就不再論述了。
如果試圖直接使用C++的成員函式作為回撥函式將發生錯誤,甚至編譯就不能通過。 通過查詢資料發現,其錯誤是普通的C++成員函式都隱含了一個傳遞函式作為引數,亦即“this”指標,C++通過傳遞this指標給其成員函式從而實現 程式函式可以訪問C++的資料成員。這也可以理解為什麼C++類的多個例項可以共享成員函式卻-有不同的資料成員。由於this指標的作用,使得將一個 CALL-BACK型的成員函式作為回撥函式安裝時就會因為隱含的this指標使得函式引數個數不匹配,從而導致回撥函式安裝失敗。要解決這一問題的關鍵 就是不讓this指標起作用,通過採用以下兩種典型技術可以解決在C++中使用回撥函式所遇到的問題。這種方法具有通用性,適合於任何C++。
1). 不使用成員函式,為了訪問類的成員變數,可以使用友元操作符(friend),在C++中將該函式說明為類的友元即可。
2).
使用靜態成員函式,靜態成員函式不使用this指標作為隱含引數,這樣就可以作為回撥函數了。靜態成員函式具有兩大特點:其一,可以在沒有類例項的情況下
使用;其二,只能訪問靜態成員變數和靜態成員函式,不能訪問非靜態成員變數和非靜態成員函式。由於在C++中使用類成員函式作為回撥函式的目的就是為了訪
問所有的成員變數和成員函式,如果做不到這一點將不具有實際意義。解決的辦法也很簡單,就是使用一個靜態類指標作為類成員,通過在類建立時初始化該靜態指
針,如pThis=this,然後在回撥函式中通過該靜態指標就可以訪問所有成員變數和成員函數了。這種處理辦法適用於只有一個類例項的情況,因為多個類
例項將共享靜態類成員和靜態成員函式,這就導致靜態指標指向最後建立的類例項。為了避免這種情況,可以使用回撥函式的一個引數來傳遞this指標,從而實
現資料成員共享。這種方法稍稍麻煩,這裡就不再贅述。
舉例:
class Test
{
public:
static void callBackFun(void){}; //因為callBackFun預設有一個const Test* 的指標
};
typedef void (*FPtr)(void);
void Fun(FPtr ptr)
{
ptr();
}
void main(void)
{
Fun(Test::callBackFun);
}
http://www.cnblogs.com/pure/archive/2010/10/13/1850531.html