回调函数（Callback Function）

回调函数（Callback Function）是一个非常重要的编程概念，广泛应用于异步编程、事件驱动编程、UI 编程等领域。在 C++ 中，回调函数通常指一个函数作为参数传递到另一个函数中，当某个事件发生时，被调用的函数会“回调”传入的函数。这种方式实现了函数之间的松耦合，允许代码更加灵活。

1. 回调函数的基本概念

回调函数就是一个通过参数传递到其他函数中的函数，通常由目标函数在某个特定时机被调用。这种方式允许程序在运行时动态地选择和执行不同的操作。

2. 回调函数的使用场景

• 事件驱动编程：比如图形用户界面（GUI）的编程，当用户点击按钮时，事件触发回调函数，处理用户的输入。
• 异步操作：例如，在网络编程中，当数据到达时，回调函数被触发来处理接收到的数据。
• 库中的通用接口：很多库提供回调机制，让开发者传入自定义的处理函数，库通过回调函数来执行用户自定义的操作。

3. 如何使用回调函数

在 C++ 中，回调函数有几种实现方式：

1. 函数指针（经典方式）
2. 函数对象（Functors）
3. Lambda 表达式

---

4. 使用函数指针实现回调函数

最传统的回调方式是通过 函数指针 来传递回调函数。函数指针允许你将一个函数作为参数传递给另一个函数。

示例：函数指针回调

#include <iostream>

// 回调函数类型，接受一个整数参数，返回 void
using Callback = void(*)(int);

// 被回调的函数
void printDouble(int x) {
    std::cout << "Double of " << x << " is " << x * 2 << std::endl;
}

// 处理回调的函数
void processNumber(int number, Callback callback) {
    std::cout << "Processing number: " << number << std::endl;
    callback(number);  // 调用回调函数
}

int main() {
    int num = 5;
    processNumber(num, printDouble);  // 将回调函数传递进去
    return 0;
}

输出：

Processing number: 5
Double of 5 is 10

解释：

• Callback 是一个 函数指针类型，指向接受一个 int 参数并返回 void 的函数。
• processNumber 函数接受一个回调函数作为参数，在处理完逻辑后，调用传入的回调函数 callback(number)。

---

5. 使用函数对象（Functors）实现回调函数

函数对象（也叫仿函数）是一个重载了 operator() 的类对象，能够像普通函数一样被调用。通过函数对象，可以更加灵活地定义回调函数，并且可以持有状态。

示例：函数对象回调

#include <iostream>

class PrintDouble {
public:
    void operator()(int x) const {
        std::cout << "Double of " << x << " is " << x * 2 << std::endl;
    }
};

void processNumber(int number, const PrintDouble& callback) {
    std::cout << "Processing number: " << number << std::endl;
    callback(number);  // 调用回调函数对象
}

int main() {
    int num = 5;
    PrintDouble printDouble;
    processNumber(num, printDouble);  // 将函数对象传递进去
    return 0;
}

输出：

Processing number: 5
Double of 5 is 10

解释：

• PrintDouble 是一个函数对象，它重载了 operator() 来实现回调逻辑。
• processNumber 函数接受一个函数对象作为回调参数，并在适当的时候调用该回调函数。

---

6. 使用 Lambda 表达式实现回调函数

Lambda 表达式是 C++11 引入的匿名函数，具有简洁的语法和强大的功能，尤其适合用作回调函数。

示例：Lambda 表达式回调

#include <iostream>

void processNumber(int number, const std::function<void(int)>& callback) {
    std::cout << "Processing number: " << number << std::endl;
    callback(number);  // 调用回调函数
}

int main() {
    int num = 5;
    
    // 使用 Lambda 表达式作为回调函数
    processNumber(num, [](int x) {
        std::cout << "Double of " << x << " is " << x * 2 << std::endl;
    });
    
    return 0;
}

输出：

Processing number: 5
Double of 5 is 10

解释：

• 使用 std::function<void(int)> 来存储 Lambda 表达式，它是 C++ 中的一个通用可调用对象包装器，可以存储普通函数、函数对象或 Lambda 表达式。
• Lambda 表达式 [](int x) { ... } 被直接作为回调传递到 processNumber 函数中。

7. 回调函数的实战场景：

回调函数通常用于异步编程、事件处理等场景。以下是一些常见的实际应用：

异步编程：

假设你在进行网络请求，服务器返回数据时，你希望通过回调函数处理响应。你可以通过传入回调函数的方式，在数据到达时执行回调。

#include <iostream>
#include <functional>

void asyncRequest(const std::string& url, std::function<void(const std::string&)> callback) {
    // 模拟网络请求，经过一定的延时，回调响应
    std::cout << "Fetching data from " << url << "...\n";
    std::string response = "Data from " + url;
    callback(response);  // 调用回调函数
}

int main() {
    asyncRequest("http://example.com", [](const std::string& response) {
        std::cout << "Received response: " << response << std::endl;
    });

    return 0;
}

输出：

Fetching data from http://example.com...
Received response: Data from http://example.com

---

8. 总结：

回调函数是一种允许你将函数作为参数传递的机制，通常用于实现灵活的事件处理、异步操作和函数封装。在 C++ 中，你可以使用 函数指针、函数对象（Functors） 和 Lambda 表达式 来实现回调函数。

• 函数指针：传统的回调方法，使用函数指针存储函数并传递。
• 函数对象：通过类实现的回调，可以保存状态，灵活且可以在需要时扩展。
• Lambda 表达式：C++11 引入的匿名函数，语法简洁，灵活高效。

回调函数的主要优势在于解耦，能够使程序更加灵活，尤其适用于 异步操作 和 事件驱动 编程。