「C/C++」C/C++ 回调函数

news2024/11/29 22:44:22

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📌文章专栏：「C/C++」C/C++程序设计

一、什么是回调函数

回调函数是一种函数指针，它指向一个函数，并在另一个函数中被调用。一般而言，回调函数被用来处理异步事件或者实现面向对象编程中的多态性等功能。回调函数通常作为参数传递给另一个函数，该函数在执行过程中会调用回调函数。回调函数的使用可以使程序更加灵活和可扩展，同时也可以提高代码的复用性和可读性。

二、回调函数的使用方法

在 C/C++ 中，回调函数的使用方法如下：

2.1. 定义回调函数

首先需要定义一个回调函数，该函数的参数和返回值根据实际需求而定。例如，下面是一个简单的回调函数，用来打印传入的字符串：

void print_string(const char* str) {
    std::cout << str << std::endl;
}

2.2. 将回调函数作为参数传递

接下来需要将回调函数作为参数传递给另一个函数。通常情况下，该函数会接受一个函数指针作为参数，并在执行过程中调用该指针所指向的函数。

//例如，下面是一个简单的函数，用来执行某个操作并调用回调函数：
void do_something(void (*callback)(const char*)) {
    // 执行某个操作
    const char* str = "Hello, world!";
    // 调用回调函数
    callback(str);
}

在上述示例中，我们定义了一个名为do_something的函数，它接受一个函数指针作为参数，并在执行过程中调用该指针所指向的函数。具体来说，该函数执行了某个操作（省略）后，调用了传入的回调函数，并将字符串“Hello, world!”作为参数传递给它。

2.3. 调用函数并传入回调函数

最后需要调用函数并传入回调函数。通常情况下，可以直接传递函数名作为函数指针，或者使用Lambda表达式来创建一个匿名函数。例如，下面是一个示例程序，演示了如何使用回调函数：

int main() {
    do_something(print_string); // 传入已定义的回调函数
    do_something([](const char* str) { std::cout << "Lambda: " << str << std::endl; }); // 使用Lambda表达式创建匿名函数
    return 0;
}

在上述示例中，我们分别传递了一个已定义的回调函数和一个使用Lambda表达式创建的匿名函数作为参数，来调用do_something函数。

三、回调函数的作用

3.1. 处理异步事件

在程序中，可能会存在一些需要异步处理的事件，例如网络请求、文件读取等。使用回调函数可以将异步事件的处理逻辑与主线程的执行逻辑分离开来，保证程序的流畅性和响应速度。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <functional>

void async_operation(const std::function<void(int)>& callback) {
    std::thread t([=]() {
        // 模拟异步操作
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
        int result = 42;
        // 调用回调函数
        callback(result);
    });
    t.detach();
}

void process_result(int result) {
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
}

int main() {
    async_operation(process_result); // 传入回调函数
    std::cout << "Waiting for result..." << std::endl;
    std::cin.get();
    return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个函数 async_operation，该函数模拟了一个耗时的异步操作，并在操作完成后调用回调函数，并将结果作为参数传递给它。然后，我们定义了另一个函数 process_result，该函数接受异步操作的结果，并对其进行处理。在 main 函数中，我们调用 async_operation 函数，并将 process_result 函数作为回调函数传递给它。当异步操作完成后，回调函数会被调用，并将操作结果传递给 process_result 函数进行处理。

3.2. 实现面向对象编程中的多态性

在面向对象编程中，多态性是一个重要的概念，它允许不同的对象以相同的方式进行操作。使用回调函数可以实现类似的功能，将不同的函数作为回调函数传递给同一个函数或者对象，从而实现类似的多态性效果。

#include <iostream>
#include <vector>

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing circle..." << std::endl;
    }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing rectangle..." << std::endl;
    }
};

void draw_shapes(const std::vector<Shape*>& shapes) {
    for (auto shape : shapes) {
        shape->draw();
    }
}

int main() {
    std::vector<Shape*> shapes = { new Circle(), new Rectangle() };
    draw_shapes(shapes); // 传入不同的对象指针
    return 0;
}

在上述示例中，我们定义了一个基类 Shape 和两个派生类 Circle 和 Rectangle，它们都实现了虚函数 draw。然后，我们定义了一个函数 draw_shapes，该函数接受一个存储了不同形状对象指针的向量，并依次调用它们的 draw 函数。在 main 函数中，我们创建了一个包含不同形状对象指针的向量，并将该向量作为参数传递给 draw_shapes 函数。由于不同形状对象都实现了 draw 函数，因此在 draw_shapes 函数中可以通过虚函数多态性来调用它们的 draw 函数。