结构化设计的救命稻草－回调机制(callback回调函数)

摘要：开发模式的确立是软件开发过程中不可缺少的一部分，就目前来说，面向过程和面向对象是两种主要的设计方法，虽然面向对象OOP是比较流行的字眼，但不表示面向过程就一定好无作为，毕竟面向过程设计方法也有适合其应用的软件系统：以功能操作为主，扩展性要求不高，无需过多考虑复用以及软件的通用性能。那是不是面向过程的设计方法对于诸如系统框架扩展问题就丝毫没有办法了呢？

按照面向过程的基本原则，划分系统功能模块、模块细分到函数、生成系统整体的结构模型，似乎在整个过程中没有任何东西可以用来提供系统扩展，其实解决的方法还是有的，这根救命稻草就是回调机制。

一谈到回调机制，当然就少不了我们的主角：系统API(通常都是)和回调函数，这两者缺一不可。其实回调的基本思想就是由系统给我们提供一些接口，也就是常使用的API，这种函数可以将某个其他函数的地址作为其参数之一，而且可以利用该地址对这个函数进行调用，而被调用的函数就是我们通常所说的回调函数了。
下面给个回调函数使用的小例子：
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//相当于我们提到的系统API
mainFunc( void*  userFunc )//当然参数不会这么简单，只是模拟
{
 while (...)
 {
  printf("ok!");
                //调用回调函数了
  if (userFunc!=NULL) 
   userFunc();
 }
}
可以看出MainFunc可以根据函数userFunc的地址调用它。
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这样使用者只需要定义一个函数：void myFunc()，然后按照mainFunc(&myFunc)(&只表示传递的是函数的地址，无具体含义)，就可以让我们的mainFunc来调用myFunc从而实现相应的功能，这样当然可以完成我们预期的目的－扩展现有系统。

在windows系统中，支持这种回调机制的系统API不占少数，像实现ListControl排序的SortItem()函数，还有操作Font使用的函数EnumFontFamilies()都有提供这种回调机制，使得我们的用户有机会添加自己期望的功能实现。当然，使用回调函数并不是一个轻松的事情，如果我们的系统中存在了大量的回调函数是很难管理的，这个就与系统中存在大量全局变量一样，出现多个函数争相访问同一个变量我们就很难使用简单的逻辑来处理，容易陷入混乱，因此，尽管回调机制可以在某种程度上达到我们的目的，但切不可乱加使用，不然后果很难预料。

当然至于详细的回调函数实现，还需要大家潜心研究，这里我只是总结一下：
1 回调函数是由开发者按照一定的原型进行定义的函数(每个回调函数都必须遵循这个原型来设计)

例如：
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BOOL CALLBACK DialogProc(
    
     HWND hwndDlg, // handle of dialog box
     UINT uMsg, // message
     WPARAM wParam, // first message parameter
     LPARAM lParam // second message parameter
     );
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
说明：
回调函数必须有关键词 CALLBACK
回调函数本身必须是全局函数或者静态函数，不可定义为某个特定的类的成员函数

2 回调函数并不由开发者直接调用执行(只是使用系统接口API函数作为起点)
3 回调函数通常作为参数传递给系统API，由该API来调用
4 回调函数可能被系统API调用一次，也可能被循环调用多次(SortItem就是自调用)

最后说句题外话，其实windows系统中还有另一种机制－消息机制，也是一个比较不错的工具，能够为很多实际的问题提供解决方法，这个以后再总结了。

 

CALLBACK回调函数使用之一

凡是由你设计却由windows系统呼叫的函数，统称为callback函数。某些API函数要求以callback作为你参数之一。如SetTimer，LineDDA，EnumObjects。

回调函数是由开发者按照一定的原形进行定义的函数（每个回调函数都必须遵循这个原则来设计）

例如：
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
BOOL CALLBACK DialogProc(
    
     HWND hwndDlg, // handle of dialog box
     UINT uMsg, // message
     WPARAM wParam, // first message parameter
     LPARAM lParam // second message parameter
     );
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
说明：
回调函数必须有关键词 CALLBACK；
回调函数本身必须是全局函数或者静态函数，不可定义为某个特定的类的成员函数

2 回调函数并不由开发者直接调用执行(只是使用系统接口API函数作为起点)
3 回调函数通常作为参数传递给系统API，由该API来调用
4 回调函数可能被系统API调用一次，也可能被循环调用多次

 

示范EnumObjects，发现某个Device Context的GDI obect 符合我们的形态时,呼叫callback函数.

假设我们有一个CMycalss如下:

class CMyclass {
private :
  int nCount;
  int CALLBACK _export
  EnumObjectsProc(LPSTR lpLogObject, LPSTR lpData);
public :
  void enumIt(CDC& dc);
}

void CMyclass::enumIt(CDC& dc)
{
  // 註冊 callback 函式
  dc.EnumObjects(OBJ_BRUSH, EnumObjectsProc, NULL);
}

C++编译器针对CMyclass::enumIt实际作出的码相当于:

void CMyclass::enumIt(CDC& dc)
{
  // 註冊 callback 函式
  CDC::EnumObjects(OBJ_BRUSH, EnumObjectsProc, NULL, (CDC *)&dc);
}

你所看到的最后一个参数其实是this指针,类的成员函数靠着this指针才得以抓到正确对象资料. 而nCount = 0;其实是this->nCount = 0; 基于相同的道理,上例中的EnumObjectProc既然是一个成员函数,C++编译器也会为它多准备一个隐藏参数.问题出现,  callback函数给windows呼叫用的,windows并不经由任何对象呼叫这个函数,也就无需传递this指针给callback函数,也是导致堆栈中有一个随机参数会成为this指针,而其结果当然是程序的崩溃了.

因此要把某个函数作为callback函数,就必须告诉C++编译器,不要放this指针作为该函数的最后一个参数,两个方法可以做到这一点,

1 .不要使用类的成员函数(也就是说 要使用全局函数) 作为callback函数.

2. 使用static成员函数,也就是在函数前加上static修饰词.

第一种做法相当于在C语言中使用callback函数,第二种做法接近OO精神.进一步而言,C++中的static函数特性是,即使对象还没有产生,static成员已经存在(函数或参数都如此).换句话说,物件产生之前你已经可以呼叫类的static函数或者使用类的static变量了;也就是说凡是宣告为static的东西,(不管函数或变量)都并不和对象结合在一起,它们是类的一部分,不属于对象

Ｑ 刘虎翼:
    编程工具: C++ BUILDER 3.0
    操作系统: WIN98
    我想在C++ 中使用回调函数，请问它的内在机制如何，另外怎么定义。我用DialogBox函数时，如何使用回调函数？ 它和钩子函数有何不同？多谢指教！！！拜托！！！

Ａ回答:

    使用回调函数实际上就是在调用某个函数（通常是API函数）时，将自己的一个函数（这个函数为回调函数）的地址作为参数传递给那个函数。而那个函数在需要的时候，利用传递的地址调用回调函数，这时你可以利用这个机会在回调函数中处理消息或完成一定的操作。至于如何定义回调函数，跟具体使用的API函数有关，一般在帮助中有说明回调函数的参数和返回值等。C++中一般要求在回调函数前加CALLBACK，这主要是说明该函数的调用方式。DialogBox的回调函数实际上是个窗口过程，用来处理所有消息。其定义为：
    BOOL CALLBACK DialogProc(
    
     HWND hwndDlg, // handle of dialog box
     UINT uMsg, // message
     WPARAM wParam, // first message parameter
     LPARAM lParam // second message parameter
     );
    在Win32 API中有详细说明。一般使用C++ Builder或MFC的往往没有使用SDK编程的经验，建议找一些SDK编程的书看一下，否则很难理解如何使用窗口过程。
    至于钩子函数，只是回调函数的一个特例。习惯上把与SetWindowsHookEx函数一起使用的回调函数称为钩子函数。也有人把利用VirtualQueryEx安装的函数称为钩子函数，不过这种叫法不太流行。
    
    frank的意见：
    我对回调函数的理解虽然粗浅，但是我觉得会让人更容易理解：回调函数就相当于一个中断处理函数，由系统在符合你设定的条件时自动调用。为此，你需要做三件事：1，声明；2，定义；3，设置触发条件，就是在你的函数中把你的回调函数名称转化为地址作为一个参数，以便于系统调用。
    声明和定义时应注意：回调函数由系统调用，所以可以认为它属于WINDOWS系统。不要把它当作你的某个类的成员函数。
    
    ping的意见：
    frank说：回调函数属于WINDOWS系统。我觉得不应该说回调函数是属于系统的。应该说是程序把这段代码的触发交由系统来做。而这种做法是WINDOWS提供的处理机制吧，因为消息是系统一手掌握着的，由系统来调用我们的程序对消息的处理部分，这样子会比较方便。不然我们又得花力气去读消息列表了。（不知道我说的对不对，接触系统还不深，请高手指教哦）