C语言中也有回调的方法:函数指针

// Define a type for the callback signature,
// it is not necessary but makes life easier

// Function pointer called CallbackType that takes a float
// and returns an int
typedef int (*CallbackType)(float);

void DoWork(CallbackType callback)
{
  float variable = 0.0f;
  
  // Do calculations
  
  // Call the callback with the variable, and retrieve the
  // result
  int result = callback(variable);

  // Do something with the result
}

int SomeCallback(float variable)
{
  int result;

  // Interpret variable

  return result;
}

int main(int argc, char ** argv)
{
  // Pass in SomeCallback to the DoWork
  DoWork(&SomeCallback);
}

现在，如果你想将类方法作为回调函数传入，对这些函数指针的声明会有更复杂的声明，例如:

// Declaration:
typedef int (ClassName::*CallbackType)(float);

// This method performs work using an object instance
void DoWorkObject(CallbackType callback)
{
  // Class instance to invoke it through
  ClassName objectInstance;

  // Invocation
  int result = (objectInstance.*callback)(1.0f);
}

//This method performs work using an object pointer
void DoWorkPointer(CallbackType callback)
{
  // Class pointer to invoke it through
  ClassName * pointerInstance;

  // Invocation
  int result = (pointerInstance->*callback)(1.0f);
}

int main(int argc, char ** argv)
{
  // Pass in SomeCallback to the DoWork
  DoWorkObject(&ClassName::Method);
  DoWorkPointer(&ClassName::Method);
}

注意:大多数答案都涉及函数指针，这是在c++中实现“回调”逻辑的一种可能性，但到目前为止，我认为这不是最有利的。

什么是回调(?)以及为什么要使用它们(!)

回调是类或函数接受的可调用对象(见下文)，用于根据回调自定义当前逻辑。

使用回调函数的一个原因是编写独立于被调用函数逻辑的泛型代码，并且可以使用不同的回调函数重用。

标准算法库<algorithm>的许多函数使用回调。例如，for_each算法对迭代器范围内的每个项应用一元回调:

template<class InputIt, class UnaryFunction>
UnaryFunction for_each(InputIt first, InputIt last, UnaryFunction f)
{
  for (; first != last; ++first) {
    f(*first);
  }
  return f;
}

它可以用来先增加，然后通过传递适当的可调用对象来打印一个向量，例如:

std::vector<double> v{ 1.0, 2.2, 4.0, 5.5, 7.2 };
double r = 4.0;
std::for_each(v.begin(), v.end(), [&](double & v) { v += r; });
std::for_each(v.begin(), v.end(), [](double v) { std::cout << v << " "; });

的打印

5 6.2 8 9.5 11.2

回调的另一个应用是某些事件的通知调用者，这使得一定程度的静态/编译时灵活性成为可能。

就我个人而言，我使用了一个使用两种不同回调的本地优化库:

如果需要函数值和基于输入值向量的梯度，则调用第一个回调(逻辑回调:函数值确定/梯度推导)。 第二个回调对每个算法步骤调用一次，并接收关于算法收敛的某些信息(通知回调)。

因此，库设计人员不负责决定如何处理提供给程序员的信息 通过通知回调，他不需要担心如何确定函数值因为它们是由逻辑回调提供的。正确处理这些事情是库用户的任务，并使库保持精简和更通用。

此外，回调可以启用动态运行时行为。

想象一下，某些游戏引擎类有一个函数，每次用户按下键盘上的一个按钮，就会触发一组函数来控制你的游戏行为。 通过回调，你可以在运行时(重新)决定将采取哪个操作。

void player_jump();
void player_crouch();

class game_core
{
    std::array<void(*)(), total_num_keys> actions;
    // 
    void key_pressed(unsigned key_id)
    {
        if(actions[key_id]) actions[key_id]();
    }
    // update keybind from menu
    void update_keybind(unsigned key_id, void(*new_action)())
    {
        actions[key_id] = new_action;
    }
};

在这里，key_pressed函数使用存储在动作中的回调来获得按下某个键时所需的行为。 如果玩家选择改变跳跃按钮，引擎就可以调用

game_core_instance.update_keybind(newly_selected_key, &player_jump);

因此，在下次游戏中按下这个按钮时，改变调用key_pressed的行为(调用player_jump)。

c++(11)中什么是可调用对象?

有关更正式的描述，请参阅c++概念:Callable on cppreference。

回调功能可以在c++(11)中以多种方式实现，因为有几种不同的东西是可调用的*:

函数指针(包括指向成员函数的指针) std::函数对象 Lambda表达式 绑定表达式 函数对象(具有重载函数调用操作符operator()的类)

*注意:指向数据成员的指针也是可调用的，但根本不调用函数。

详细编写回调函数的几种重要方法

X.1在本文中“编写”回调是指声明和命名回调类型的语法。 X.2“调用”回调是指调用这些对象的语法。 X.3“Using”回调是指使用回调将参数传递给函数时的语法。

注意:从c++ 17开始，像f(…)这样的调用可以写成std::invoke(f，…)，它也处理指向成员大小写的指针。

1. 函数指针

函数指针是“最简单的”(就通用性而言;在可读性方面，可以说是最糟糕的)回调类型。

让我们有一个简单的函数foo:

int foo (int x) { return 2+x; }

1.1编写函数指针/类型表示法

函数指针类型具有表示法

return_type (*)(parameter_type_1, parameter_type_2, parameter_type_3)
// i.e. a pointer to foo has the type:
int (*)(int)

在哪里命名函数指针类型将看起来像

return_type (* name) (parameter_type_1, parameter_type_2, parameter_type_3)

// i.e. f_int_t is a type: function pointer taking one int argument, returning int
typedef int (*f_int_t) (int); 

// foo_p is a pointer to function taking int returning int
// initialized by pointer to function foo taking int returning int
int (* foo_p)(int) = &foo; 
// can alternatively be written as 
f_int_t foo_p = &foo;

using声明为我们提供了一个选项，使事情更具可读性，因为f_int_t的typedef也可以写成:

using f_int_t = int(*)(int);

哪里(至少对我来说)更清楚，f_int_t是新的类型别名和识别函数指针类型也更容易

使用函数指针类型的回调函数的声明将是:

// foobar having a callback argument named moo of type 
// pointer to function returning int taking int as its argument
int foobar (int x, int (*moo)(int));
// if f_int is the function pointer typedef from above we can also write foobar as:
int foobar (int x, f_int_t moo);

1.2回调调用表示法

调用表示法遵循简单的函数调用语法:

int foobar (int x, int (*moo)(int))
{
    return x + moo(x); // function pointer moo called using argument x
}
// analog
int foobar (int x, f_int_t moo)
{
    return x + moo(x); // function pointer moo called using argument x
}

回调使用符号和兼容类型

接受函数指针的回调函数可以使用函数指针调用。

使用一个接受函数指针回调的函数相当简单:

 int a = 5;
 int b = foobar(a, foo); // call foobar with pointer to foo as callback
 // can also be
 int b = foobar(a, &foo); // call foobar with pointer to foo as callback

1.4的例子

可以编写一个不依赖于回调工作方式的函数:

void tranform_every_int(int * v, unsigned n, int (*fp)(int))
{
  for (unsigned i = 0; i < n; ++i)
  {
    v[i] = fp(v[i]);
  }
}

可能的回调在哪里

int double_int(int x) { return 2*x; }
int square_int(int x) { return x*x; }

使用像

int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
tranform_every_int(&a[0], 5, double_int);
// now a == {2, 4, 6, 8, 10};
tranform_every_int(&a[0], 5, square_int);
// now a == {4, 16, 36, 64, 100};

2. 指向成员函数的指针

指向成员函数(属于C类)的指针是一种特殊类型(甚至更复杂)的函数指针，需要对C类型的对象进行操作。

struct C
{
    int y;
    int foo(int x) const { return x+y; }
};

将指针写入成员函数/类型表示法

指向某个类T的成员函数类型的指针具有此符号

// can have more or less parameters
return_type (T::*)(parameter_type_1, parameter_type_2, parameter_type_3)
// i.e. a pointer to C::foo has the type
int (C::*) (int)

指向成员函数的命名指针——类似于函数指针——看起来像这样:

return_type (T::* name) (parameter_type_1, parameter_type_2, parameter_type_3)

// i.e. a type `f_C_int` representing a pointer to member function of `C`
// taking int returning int is:
typedef int (C::* f_C_int_t) (int x); 

// The type of C_foo_p is a pointer to member function of C taking int returning int
// Its value is initialized by a pointer to foo of C
int (C::* C_foo_p)(int) = &C::foo;
// which can also be written using the typedef:
f_C_int_t C_foo_p = &C::foo;

示例:声明一个函数将成员函数callback的指针作为其参数之一:

// C_foobar having an argument named moo of type pointer to member function of C
// where the callback returns int taking int as its argument
// also needs an object of type c
int C_foobar (int x, C const &c, int (C::*moo)(int));
// can equivalently declared using the typedef above:
int C_foobar (int x, C const &c, f_C_int_t moo);

2.2回调调用表示法

对于C类型的对象，可以通过对解引用指针使用成员访问操作来调用指向C的成员函数的指针。 注意:需要括号!

int C_foobar (int x, C const &c, int (C::*moo)(int))
{
    return x + (c.*moo)(x); // function pointer moo called for object c using argument x
}
// analog
int C_foobar (int x, C const &c, f_C_int_t moo)
{
    return x + (c.*moo)(x); // function pointer moo called for object c using argument x
}

注意:如果指向C的指针可用，语法是等价的(指向C的指针也必须被解引用):

int C_foobar_2 (int x, C const * c, int (C::*meow)(int))
{
    if (!c) return x;
    // function pointer meow called for object *c using argument x
    return x + ((*c).*meow)(x); 
}
// or equivalent:
int C_foobar_2 (int x, C const * c, int (C::*meow)(int))
{
    if (!c) return x;
    // function pointer meow called for object *c using argument x
    return x + (c->*meow)(x); 
}

回调使用符号和兼容类型

使用类T的成员函数指针的回调函数可以使用类T的成员函数指针调用。

使用一个带有成员函数回调指针的函数——类似于函数指针——也非常简单:

 C my_c{2}; // aggregate initialization
 int a = 5;
 int b = C_foobar(a, my_c, &C::foo); // call C_foobar with pointer to foo as its callback

3.Std::函数对象(头文件<功能性>)

function类是一个多态函数包装器，用于存储、复制或调用可调用对象。

3.1编写std::function对象/类型符号

存储可调用对象的std::function对象的类型如下:

std::function<return_type(parameter_type_1, parameter_type_2, parameter_type_3)>

// i.e. using the above function declaration of foo:
std::function<int(int)> stdf_foo = &foo;
// or C::foo:
std::function<int(const C&, int)> stdf_C_foo = &C::foo;

3.2回调表示法

类std::function定义了operator()，可用于调用其目标。

int stdf_foobar (int x, std::function<int(int)> moo)
{
    return x + moo(x); // std::function moo called
}
// or 
int stdf_C_foobar (int x, C const &c, std::function<int(C const &, int)> moo)
{
    return x + moo(c, x); // std::function moo called using c and x
}

回调使用符号和兼容类型

std::function回调函数比函数指针或指向成员函数的指针更通用，因为不同的类型可以传递并隐式转换为std::function对象。

3.3.1函数指针和指向成员函数的指针

函数指针

int a = 2;
int b = stdf_foobar(a, &foo);
// b == 6 ( 2 + (2+2) )

或者指向成员函数的指针

int a = 2;
C my_c{7}; // aggregate initialization
int b = stdf_C_foobar(a, c, &C::foo);
// b == 11 == ( 2 + (7+2) )

可以使用。

3.3.2 Lambda表达式

lambda表达式中的未命名闭包可以存储在std::function对象中:

int a = 2;
int c = 3;
int b = stdf_foobar(a, [c](int x) -> int { return 7+c*x; });
// b == 15 ==  a + (7*c*a) == 2 + (7+3*2)

3.3.3 std::bind表达式

std::bind表达式的结果可以被传递。例如，通过将参数绑定到函数指针调用:

int foo_2 (int x, int y) { return 9*x + y; }
using std::placeholders::_1;

int a = 2;
int b = stdf_foobar(a, std::bind(foo_2, _1, 3));
// b == 23 == 2 + ( 9*2 + 3 )
int c = stdf_foobar(a, std::bind(foo_2, 5, _1));
// c == 49 == 2 + ( 9*5 + 2 )

对象也可以被绑定为调用成员函数指针的对象:

int a = 2;
C const my_c{7}; // aggregate initialization
int b = stdf_foobar(a, std::bind(&C::foo, my_c, _1));
// b == 1 == 2 + ( 2 + 7 )

3.3.4函数对象

具有适当operator()重载的类的对象也可以存储在std::function对象中。

struct Meow
{
  int y = 0;
  Meow(int y_) : y(y_) {}
  int operator()(int x) { return y * x; }
};
int a = 11;
int b = stdf_foobar(a, Meow{8});
// b == 99 == 11 + ( 8 * 11 )

3.4的例子

将函数指针示例更改为使用std::function

void stdf_tranform_every_int(int * v, unsigned n, std::function<int(int)> fp)
{
  for (unsigned i = 0; i < n; ++i)
  {
    v[i] = fp(v[i]);
  }
}

为该函数提供了更多的实用功能，因为(参见3.3)我们有更多的可能性使用它:

// using function pointer still possible
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
stdf_tranform_every_int(&a[0], 5, double_int);
// now a == {2, 4, 6, 8, 10};

// use it without having to write another function by using a lambda
stdf_tranform_every_int(&a[0], 5, [](int x) -> int { return x/2; });
// now a == {1, 2, 3, 4, 5}; again

// use std::bind :
int nine_x_and_y (int x, int y) { return 9*x + y; }
using std::placeholders::_1;
// calls nine_x_and_y for every int in a with y being 4 every time
stdf_tranform_every_int(&a[0], 5, std::bind(nine_x_and_y, _1, 4));
// now a == {13, 22, 31, 40, 49};

4. 模板化回调类型

使用模板，调用回调函数的代码甚至可以比使用std::function对象更通用。

注意，模板是编译时特性，是编译时多态性的设计工具。如果运行时动态行为是通过回调来实现的，模板会有所帮助，但它们不会引起运行时动态。

4.1编写(类型符号)和调用模板回调

泛化上面的std_ftransform_every_int代码，甚至可以通过使用模板来实现:

template<class R, class T>
void stdf_transform_every_int_templ(int * v,
  unsigned const n, std::function<R(T)> fp)
{
  for (unsigned i = 0; i < n; ++i)
  {
    v[i] = fp(v[i]);
  }
}

对于回调类型来说，更通用的(也是最简单的)语法是一个普通的、待推导的模板化参数:

template<class F>
void transform_every_int_templ(int * v, 
  unsigned const n, F f)
{
  std::cout << "transform_every_int_templ<" 
    << type_name<F>() << ">\n";
  for (unsigned i = 0; i < n; ++i)
  {
    v[i] = f(v[i]);
  }
}

注意:包含的输出输出为模板化类型f推导出的类型名。type_name的实现在本文末尾给出。

范围的一元转换最通用的实现是标准库的一部分，即std::transform， 这也是关于迭代类型的模板。

template<class InputIt, class OutputIt, class UnaryOperation>
OutputIt transform(InputIt first1, InputIt last1, OutputIt d_first,
  UnaryOperation unary_op)
{
  while (first1 != last1) {
    *d_first++ = unary_op(*first1++);
  }
  return d_first;
}

4.2使用模板回调和兼容类型的示例

模板化std::function回调方法stdf_transform_every_int_templ的兼容类型与上面提到的类型相同(参见3.4)。

然而，使用模板化版本，所使用的回调的签名可能会有一点变化:

// Let
int foo (int x) { return 2+x; }
int muh (int const &x) { return 3+x; }
int & woof (int &x) { x *= 4; return x; }

int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
stdf_transform_every_int_templ<int,int>(&a[0], 5, &foo);
// a == {3, 4, 5, 6, 7}
stdf_transform_every_int_templ<int, int const &>(&a[0], 5, &muh);
// a == {6, 7, 8, 9, 10}
stdf_transform_every_int_templ<int, int &>(&a[0], 5, &woof);

注:std_ftransform_every_int(非模板版本;参见上面)与foo一起工作，但不使用太多。

// Let
void print_int(int * p, unsigned const n)
{
  bool f{ true };
  for (unsigned i = 0; i < n; ++i)
  {
    std::cout << (f ? "" : " ") << p[i]; 
    f = false;
  }
  std::cout << "\n";
}

transform_every_int_templ的普通模板化参数可以是所有可能的可调用类型。

int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
print_int(a, 5);
transform_every_int_templ(&a[0], 5, foo);
print_int(a, 5);
transform_every_int_templ(&a[0], 5, muh);
print_int(a, 5);
transform_every_int_templ(&a[0], 5, woof);
print_int(a, 5);
transform_every_int_templ(&a[0], 5, [](int x) -> int { return x + x + x; });
print_int(a, 5);
transform_every_int_templ(&a[0], 5, Meow{ 4 });
print_int(a, 5);
using std::placeholders::_1;
transform_every_int_templ(&a[0], 5, std::bind(foo_2, _1, 3));
print_int(a, 5);
transform_every_int_templ(&a[0], 5, std::function<int(int)>{&foo});
print_int(a, 5);

上面的代码打印:

1 2 3 4 5
transform_every_int_templ <int(*)(int)>
3 4 5 6 7
transform_every_int_templ <int(*)(int&)>
6 8 10 12 14
transform_every_int_templ <int& (*)(int&)>
9 11 13 15 17
transform_every_int_templ <main::{lambda(int)#1} >
27 33 39 45 51
transform_every_int_templ <Meow>
108 132 156 180 204
transform_every_int_templ <std::_Bind<int(*(std::_Placeholder<1>, int))(int, int)>>
975 1191 1407 1623 1839
transform_every_int_templ <std::function<int(int)>>
977 1193 1409 1625 1841

上面使用的Type_name实现

#include <type_traits>
#include <typeinfo>
#include <string>
#include <memory>
#include <cxxabi.h>

template <class T>
std::string type_name()
{
  typedef typename std::remove_reference<T>::type TR;
  std::unique_ptr<char, void(*)(void*)> own
    (abi::__cxa_demangle(typeid(TR).name(), nullptr,
    nullptr, nullptr), std::free);
  std::string r = own != nullptr?own.get():typeid(TR).name();
  if (std::is_const<TR>::value)
    r += " const";
  if (std::is_volatile<TR>::value)
    r += " volatile";
  if (std::is_lvalue_reference<T>::value)
    r += " &";
  else if (std::is_rvalue_reference<T>::value)
    r += " &&";
  return r;
}

@Pixelchemist已经给出了一个全面的答案。但作为一名网络开发人员，我可以给出一些建议。

通常我们使用tcp来开发一个web框架，所以通常我们有一个结构:

TcpServer listen port and register the socket to epoll or something
  -> TcpServer receive new connection 
    -> HttpConenction deal the data from the connection 
      -> HttpServer call Handler to deal with HttpConnection.
        -> Handler contain codes like save into database and fetch from db

我们可以按顺序开发框架，但它对只想关心Handler的用户并不友好。是时候使用回调了。

Mutiple Handler written by user
  -> register the handler as callback property of HttpServer
    -> register the related methods in HttpServer to HttpConnection
      -> register the relate methods in HttpConnection to TcpServer

所以用户只需要注册他们的处理程序到httpserver(通常用一些路径字符串作为键)，其他的事情是框架可以做的通用的。

你会发现我们可以把回调当成一种context，我们想委托给其他人为我们做。核心是我们不知道什么时候是调用函数的最佳时间，但我们委托的人知道。

请参阅上面的定义，其中声明将回调函数传递给其他函数，并在某个时刻调用它。

在c++中，让回调函数调用类方法是可取的。当您这样做时，您可以访问成员数据。如果你使用C语言定义回调函数，你必须将它指向一个静态成员函数。这不是很理想。

Here is how you can use callbacks in C++. Assume 4 files. A pair of .CPP/.H files for each class. Class C1 is the class with a method we want to callback. C2 calls back to C1's method. In this example the callback function takes 1 parameter which I added for the readers sake. The example doesn't show any objects being instantiated and used. One use case for this implementation is when you have one class that reads and stores data into temporary space and another that post processes the data. With a callback function, for every row of data read the callback can then process it. This technique cuts outs the overhead of the temporary space required. It is particularly useful for SQL queries that return a large amount of data which then has to be post-processed.

/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// C1 H file

class C1
{
    public:
    C1() {};
    ~C1() {};
    void CALLBACK F1(int i);
};

/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// C1 CPP file

void CALLBACK C1::F1(int i)
{
// Do stuff with C1, its methods and data, and even do stuff with the passed in parameter
}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// C2 H File

class C1; // Forward declaration

class C2
{
    typedef void (CALLBACK C1::* pfnCallBack)(int i);
public:
    C2() {};
    ~C2() {};

    void Fn(C1 * pThat,pfnCallBack pFn);
};

/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// C2 CPP File

void C2::Fn(C1 * pThat,pfnCallBack pFn)
{
    // Call a non-static method in C1
    int i = 1;
    (pThat->*pFn)(i);
}

Boost的signals2允许您以线程安全的方式订阅泛型成员函数(没有模板!)

示例:文档-视图信号可用于实现灵活 文档视图架构。该文档将包含到的信号 每个视图都可以连接。下面的文档类 定义支持多视图的简单文本文档。请注意, 它存储了一个信号，所有视图都将连接到这个信号。

class Document
{
public:
    typedef boost::signals2::signal<void ()>  signal_t;

public:
    Document()
    {}

    /* Connect a slot to the signal which will be emitted whenever
      text is appended to the document. */
    boost::signals2::connection connect(const signal_t::slot_type &subscriber)
    {
        return m_sig.connect(subscriber);
    }

    void append(const char* s)
    {
        m_text += s;
        m_sig();
    }

    const std::string& getText() const
    {
        return m_text;
    }

private:
    signal_t    m_sig;
    std::string m_text;
};

接下来，我们可以开始定义视图。下面的TextView类 提供文档文本的简单视图。

class TextView
{
public:
    TextView(Document& doc): m_document(doc)
    {
        m_connection = m_document.connect(boost::bind(&TextView::refresh, this));
    }

    ~TextView()
    {
        m_connection.disconnect();
    }

    void refresh() const
    {
        std::cout << "TextView: " << m_document.getText() << std::endl;
    }
private:
    Document&               m_document;
    boost::signals2::connection  m_connection;
};

回调函数是传递给例程的方法，在某个时刻被传递给它的例程调用。

这对于开发可重用软件非常有用。例如，许多操作系统API(如Windows API)大量使用回调。

例如，如果你想处理文件夹中的文件，你可以用你自己的例程调用一个API函数，并且你的例程在指定的文件夹中对每个文件运行一次。这使得API非常灵活。