介紹在C++中實(shí)現(xiàn)回調(diào)的幾種方法

從C的回調(diào)函數(shù)說(shuō)起

在C語(yǔ)言中，回調(diào)函數(shù)是一個(gè)非常重要的概念，它的定義

回調(diào)函數(shù)就是一個(gè)通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。如果你把函數(shù)的指針（地址）作為參數(shù)傳遞給另一個(gè)函數(shù)，當(dāng)這個(gè)指針被用來(lái)調(diào)用其所指向的函數(shù)時(shí)，我們就說(shuō)這是回調(diào)函數(shù)。

回調(diào)函數(shù)不是由該函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方直接調(diào)用，而是在特定的事件或條件發(fā)生時(shí)由另外的一方調(diào)用的，用于對(duì)該事件或條件進(jìn)行響應(yīng)。

其實(shí)說(shuō)白了就是把一個(gè)函數(shù)當(dāng)做參數(shù)傳下去。

C中實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)比較簡(jiǎn)單，請(qǐng)看下面這個(gè)例子：

#include 


typedef void (*p_CB)(int);
void CB(int a)              { printf("CB a = %d\\n", a); }
void runCB(p_CB CB, int a)  { printf("run CB\\n"); CB(a); }


int main()
{
    p_CB cb = &CB;
    runCB(cb, 20);
    return 0;
}

C++中的回調(diào)函數(shù)的問(wèn)題

在C++中的一個(gè)重要概念就是類(lèi)，所以我們一般想讓類(lèi)的成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)（如果直接用非類(lèi)的成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)，其實(shí)就和C語(yǔ)言中的方法一樣），但是想實(shí)現(xiàn)這樣的功能，還是存在一些限制的。

主要原因是，類(lèi)的成員函數(shù)的參數(shù)都隱藏了this指針這個(gè)參數(shù)，既然多加了一個(gè)參數(shù)，那么成員函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)就和定義的回調(diào)函數(shù)個(gè)數(shù)不匹配，導(dǎo)致調(diào)用失敗。

舉個(gè)例子：

#include 


typedef void (*p_CB)(int);
void runCB(p_CB CB, int a) { printf("run CB\\n"); CB(a); }


class B
{
public:
    void CB(int a) { printf("CB a = %d\\n", a); }
};


int main()
{
    B b;
    runCB(B::CB, 20); //錯(cuò)誤
    return 0;
}

我們這樣寫(xiě)，在15行會(huì)報(bào)下面的錯(cuò)誤。

test_class_cb.cpp: In function ‘int main()’:
test_class_cb.cpp:15:14: error: invalid use of non-static member function ‘void B::CB(int)’
     runCB(B::CB, 20); //錯(cuò)誤

報(bào)的錯(cuò)說(shuō)使用了非靜態(tài)的函數(shù)，分析下原因，其實(shí)是B::CB的函數(shù)是非靜態(tài)成員函數(shù)，它隱藏了this參數(shù)，導(dǎo)致p_CB和B::CB這兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)不匹配。

而編譯器報(bào)的這個(gè)錯(cuò)誤，其實(shí)也是同樣的意思，編譯器說(shuō)我們調(diào)用的不是非靜態(tài)函數(shù)，當(dāng)我們把B::CB定義成靜態(tài)函數(shù)也就不會(huì)報(bào)錯(cuò)了(也就是去掉了this指針)。

C++中的回調(diào)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

靜態(tài)函數(shù)

既然成員函數(shù)都會(huì)存在this指針，那么我們可以去掉this指針呢？其實(shí)是可以的，我們把成員函數(shù)定義為靜態(tài)函數(shù)，靜態(tài)函數(shù)是屬于整個(gè)類(lèi)的，不屬于某個(gè)對(duì)象，也就沒(méi)有this指針了。

這個(gè)例子的話(huà)，就是我們?cè)谏弦粋€(gè)章節(jié)提到的，大家可以直接加上static。

這種方法其實(shí)有一定的缺點(diǎn)，靜態(tài)會(huì)帶來(lái)諸多的不變，因?yàn)殪o態(tài)函數(shù)沒(méi)有this指針，那么它就訪(fǎng)問(wèn)不了普通的成員函數(shù)或者數(shù)據(jù)成員，會(huì)給我們?cè)陂_(kāi)發(fā)中帶來(lái)不小的影響，特別是工程比較大的時(shí)候。

成員函數(shù)的函數(shù)指針

這個(gè)方法從另外一個(gè)角度出發(fā)，我們可以定義一個(gè)成員函數(shù)的函數(shù)指針，其實(shí)相當(dāng)于這個(gè)函數(shù)指針有了this參數(shù)了。

例子如下：

#include 


class B
{
public:
    void CB(int a) { printf("CB a = %d\\n", a); }
};


typedef void (B::*p_CB)(int);
// using p_CB = void (B::*)(int);
void runCB(p_CB CB, B b, int a)  { printf("run CB\\n"); (b.*CB)(a); }


int main()
{
    B b;
    p_CB p_f1 = &B::CB;
    runCB(p_f1, b, 20);
    return 0;
}

這種寫(xiě)法晦澀難懂，特別是(b.*CB)(a)這種寫(xiě)法一看上去就覺(jué)得很奇怪，代碼寫(xiě)的越生僻，越復(fù)雜，帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)就越大。

另外，如果想要采用這種方法實(shí)現(xiàn)回調(diào)，那么在定義回調(diào)函數(shù)的時(shí)候就得知道誰(shuí)會(huì)調(diào)用它，顯然，這個(gè)要求是不合理的，所以，這種方法很不常用，只是介紹這種方法。

單例模式

這個(gè)方法是上面靜態(tài)函數(shù)方法的進(jìn)一步優(yōu)化，因?yàn)殪o態(tài)函數(shù)沒(méi)有傳進(jìn)去this指針，那么我們可不可以想辦法得到this指針呢？單例模式就可以做到，一般上單例模式為了讓類(lèi)只存在一個(gè)對(duì)象，一般都會(huì)在類(lèi)的內(nèi)部定義一個(gè)指向自己的指針，我們就可以通過(guò)這個(gè)指針，在任何地方都可以訪(fǎng)問(wèn)到這個(gè)對(duì)象。

簡(jiǎn)單例子：

#include 


class B
{
public:
    static B *get_instance() {
        static B instance;
        return &instance;
    }
    void CB(int a) { printf("CB a = %d\\n", a); }
};


void runCB(int a)
{
    printf("run CB\\n"); 
    B *b_ptr = B::get_instance();
    b_ptr->CB(a);
}


int main(int argc, char *argv[])
{
  B *b_ptr = B::get_instance();
    runCB(20);
    return 0;
}

使用這種方法，在任何地方都可以訪(fǎng)問(wèn)該對(duì)象，可以很方便得調(diào)用對(duì)象的方法，是比較好的一種方法了，需要注意的就是單例模式的一些限制而已。

另外說(shuō)一下，單例模式只能說(shuō)是一種可以解決回調(diào)函數(shù)的辦法，不一定是因?yàn)橐卣{(diào)，才設(shè)計(jì)成單例。

C++11的function和bind

如果你的編譯器支持C++11標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)（現(xiàn)在編譯器基本上都會(huì)支持），還有一種更加方便快捷的方法。

function模板

首先介紹一下什么叫 可調(diào)用對(duì)象 ，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是可以使用()來(lái)調(diào)用的對(duì)象，在C++11中，包括函數(shù)、函數(shù)指針、lambda表達(dá)式、bind創(chuàng)建的對(duì)象和重載了()的類(lèi)。

function是一個(gè)模板函數(shù)，它的功能和函數(shù)指針很像，但是函數(shù)指針只能針對(duì)非成員函數(shù)，而function則可以調(diào)用C++中所有的可調(diào)用實(shí)體。

對(duì)于成員函數(shù)來(lái)說(shuō)，function不能直接調(diào)用，這就需要通過(guò)下面的bind來(lái)做“媒介”。

bind函數(shù)

bind函數(shù)簡(jiǎn)單介紹，就是可以綁定到任意一個(gè)可調(diào)用對(duì)象，下面是它的定義。

可以講bind看作一個(gè)通用的函數(shù)適配器，他接受一個(gè)可調(diào)用對(duì)象，生成一個(gè)新的可調(diào)用對(duì)象來(lái)“適應(yīng)”原對(duì)象的參數(shù)列表。 ----《c++Primer》

也就是說(shuō)，通過(guò)bind綁定類(lèi)的非靜態(tài)成員函數(shù)，生成一個(gè)可調(diào)用對(duì)象，然后通過(guò)function模板去調(diào)用這個(gè)可調(diào)用對(duì)象，也就實(shí)現(xiàn)了調(diào)用類(lèi)的非靜態(tài)成員函數(shù)。

下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明如何使用。

例子

#include 
#include 
// typedef std::function
using funCB = std::function<void(int)>; //可以這樣寫(xiě)，更直觀
class B
{
public:
    void setCB(funCB CB)    { m_CB = CB; }
    void runCB(int a)       { std::cout << "runCB" << std::endl; m_CB(a); }
    void printB(int a)      { std::cout << "a = " << a << std::endl; }
    funCB m_CB;
};
class C
{
public:
    void cbfun(int a) { std::cout << "CB a = "
                        << a << std::endl; }
};
int main()
{
    B b; C c;
    funCB fun = std::bind(&C::cbfun, &c, std::placeholders::_1);
    b.setCB(fun);
    b.runCB(20);
    return 0;
}

在這個(gè)例子中，b.runCB()，然后會(huì)調(diào)用m_CB函數(shù)，而m_CB通過(guò)setCB綁定到了C::cbfun，所以C::cbfun也會(huì)被調(diào)用。也就是就是通過(guò)b的成函數(shù)調(diào)用到了c的成員函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了回調(diào)。

這種方式是不是看起很簡(jiǎn)單呢，

后記

這邊文章介紹了在C++中實(shí)現(xiàn)回調(diào)的幾種方法，總的來(lái)說(shuō)C++11的function&bind是比較好的方法，另外說(shuō)一點(diǎn)，function的bind的功能不止這些，這里介紹的只是他們的一種用法。

審核編輯：劉清