C語(yǔ)言進(jìn)階之回調函數詳解

我們都知道，C語(yǔ)言的靈魂是指針，我們經(jīng)常使用整型指針，字符串指針，結構體指針等。

int *p1;
char *p2;
STRUCT *p3; // STRUCT為我們定義的結構體

但是好像我們一般很少使用函數指針，我們一般使用函數都是直接使用函數調用。

下面我們來(lái)了解一下函數指針的概念和使用方法。

1. 概念

函數指針是指向函數的指針變量。

通常我們說(shuō)的指針變量是指向一個(gè)整型、字符型或數組等變量，而函數指針是指向函數。

函數指針可以像一般函數一樣，用于調用函數、傳遞參數。

函數指針的定義方式為：

函數返回值類(lèi)型   (* 指針變量名) (函數參數列表);

“函數返回值類(lèi)型”表示該指針變量可以指向具有什么返回值類(lèi)型的函數；“函數參數列表”表示該指針變量可以指向具有什么參數列表的函數。這個(gè)參數列表中只需要寫(xiě)函數的參數類(lèi)型即可。

我們看到，函數指針的定義就是將“函數聲明”中的“函數名”改成“（指針變量名）”。但是這里需要注意的是：“（指針變量名）”兩端的括號不能省略，括號改變了運算符的優(yōu)先級。如果省略了括號，就不是定義函數指針而是一個(gè)函數聲明了，即聲明了一個(gè)返回值類(lèi)型為指針型的函數。

那么怎么判斷一個(gè)指針變量是指向變量的指針變量還是指向函數的指針變量呢？首先看變量名前面有沒(méi)有“”，如果有“”說(shuō)明是指針變量；其次看變量名的后面有沒(méi)有帶有形參類(lèi)型的圓括號，如果有就是指向函數的指針變量，即函數指針，如果沒(méi)有就是指向變量的指針變量。

最后需要注意的是，指向函數的指針變量沒(méi)有 ++ 和 -- 運算。

一般為了方便使用，我們會(huì )選擇：

typedef  函數返回值類(lèi)型  (* 指針變量名) (函數參數列表);

比如：

typedef int (*Fun1)(int); //聲明也可寫(xiě)成int (*Fun1)(int x)，但習慣上一般不這樣。
typedef int (*Fun2)(int, int); //參數為兩個(gè)整型，返回值為整型
typedef void (*Fun3)(void); //無(wú)參數和返回值
typedef void* (*Fun4)(void*); //參數和返回值都為void*指針

2. 如何用函數指針調用函數

給大家舉一個(gè)例子：

int Func(int x);   /*聲明一個(gè)函數*/
int (*p) (int x);  /*定義一個(gè)函數指針*/
p = Func;          /*將Func函數的首地址賦給指針變量p*/
p = &Func;         /*將Func函數的首地址賦給指針變量p*/

賦值時(shí)函數 Func 不帶括號，也不帶參數。由于函數名 Func 代表函數的首地址，因此經(jīng)過(guò)賦值以后，指針變量 p 就指向函數 Func() 代碼的首地址了。

下面來(lái)寫(xiě)一個(gè)程序，看了這個(gè)程序你們就明白函數指針怎么使用了：

#include 
int Max(int, int);  //函數聲明
int main(void)
{
    int(*p)(int, int);  //定義一個(gè)函數指針
    int a, b, c;
    p = Max;  //把函數Max賦給指針變量p, 使p指向Max函數
    printf("please enter a and b:");
    scanf("%d%d", &a, &b);
    c = (*p)(a, b);  //通過(guò)函數指針調用Max函數
    printf("a = %dnb = %dnmax = %dn", a, b, c);
    return 0;
}
int Max(int x, int y)  //定義Max函數
{
    int z;
    if (x > y)
    {
        z = x;
    }
    else
    {
        z = y;
    }
    return z;
}

特別注意的是，因為函數名本身就可以表示該函數地址（指針），因此在獲取函數指針時(shí)，可以直接用函數名，也可以取函數的地址。

p = Max  可以改成  p = &Max
c = (*p)(a, b)  可以改成  c = p(a, b)

3. 函數指針作為某個(gè)函數的參數

既然函數指針變量是一個(gè)變量，當然也可以作為某個(gè)函數的參數來(lái)使用的。示例：

#include 
#include 
//前加一個(gè)typedef關(guān)鍵字，這樣就定義一個(gè)名為FunType函數指針類(lèi)型，而不是一個(gè)FunType變量。
//形式同 typedef int* PINT;
typedef void(*FunType)(int);
void myFun(int x);
void hisFun(int x);
void herFun(int x);
void callFun(FunType fp,int x);
int main()
{
    callFun(myFun,100);//傳入函數指針常量，作為回調函數
    callFun(hisFun,200);
    callFun(herFun,300);
    return 0;
}
void callFun(FunType fp,int x)
{
    fp(x);//通過(guò)fp的指針執行傳遞進(jìn)來(lái)的函數，注意fp所指的函數有一個(gè)參數
}
void myFun(int x)
{
    printf("myFun: %dn",x);
}
void hisFun(int x)
{
    printf("hisFun: %dn",x);
}
void herFun(int x)
{
    printf("herFun: %dn",x);
}

輸出：

4. 函數指針作為函數返回類(lèi)型

有了上面的基礎，要寫(xiě)出返回類(lèi)型為函數指針的函數應該不難了，下面這個(gè)例子就是返回類(lèi)型為函數指針的函數：

void (* func5(int, int, float))(int, int)
{
    ...
}

在這里，func5 以(int, int, float) 為參數，其返回類(lèi)型為void (*)(int, int)。在C語(yǔ)言中，變量或者函數的聲明也是一個(gè)大學(xué)問(wèn)，想要了解更多關(guān)于聲明的話(huà)題，可以參考《C專(zhuān)家編程》(1-3章)。這本書(shū)的第三章花了整整一章的內容來(lái)講解如何讀懂C語(yǔ)言的聲明。

5. 函數指針數組

在開(kāi)始講解回調函數前，最后介紹一下函數指針數組。既然函數指針也是指針，那我們就可以用數組來(lái)存放函數指針。下面我們看一個(gè)函數指針數組的例子：

/* 方法 1 */
void (*func_array_1[5])(int, int, float);
/* 方法 2 */
typedef void (*p_func_array)(int, int, float);
p_func_array func_array_2[5];

上面兩種方法都可以用來(lái)定義函數指針數組，它們定義了一個(gè)元素個(gè)數為5，類(lèi)型是 * void (*)(int, int, float)  * 的函數指針數組。

6. 函數指針總結

函數指針常量 ：Max；函數指針變量：p；

數名調用如果都得如 (*myFun)(10) 這樣，那書(shū)寫(xiě)與讀起來(lái)都是不方便和不習慣的。所以C語(yǔ)言的設計者們才會(huì )設計成又可允許 myFun(10) 這種形式地調用（這樣方便多了，并與數學(xué)中的函數形式一樣）。

在函數指針變量也可以存入一個(gè)數組內。數組的聲明方法：int (*fArray[10]) (int);

假設我們要使用一個(gè)排序函數來(lái)對數組進(jìn)行排序，那么在主程序(Main program)中，我們先通過(guò)庫，選擇一個(gè)庫排序函數(Library function)。但排序算法有很多，有冒泡排序，選擇排序，快速排序，歸并排序。

同時(shí)，我們也可能需要對特殊的對象進(jìn)行排序，比如特定的結構體等。庫函數會(huì )根據我們的需要選擇一種排序算法，然后調用實(shí)現該算法的函數來(lái)完成排序工作。這個(gè)被調用的排序函數就是回調函數(Callback function)。

結合這幅圖和上面對回調函數的解釋?zhuān)覀兛梢园l(fā)現，要實(shí)現回調函數，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要將函數的指針傳遞給一個(gè)函數(上圖中是庫函數)，然后這個(gè)函數就可以通過(guò)這個(gè)指針來(lái)調用回調函數了。注意，回調函數并不是C語(yǔ)言特有的，幾乎任何語(yǔ)言都有回調函數。在C語(yǔ)言中，我們通過(guò)使用函數指針來(lái)實(shí)現回調函數。

把一段可執行的代碼像參數傳遞那樣傳給其他代碼，而這段代碼會(huì )在某個(gè)時(shí)刻被調用執行，這就叫做回調。

如果代碼立即被執行就稱(chēng)為同步回調，如果過(guò)后再執行，則稱(chēng)之為異步回調。

回調函數就是一個(gè)通過(guò)函數指針調用的函數。如果你把函數的指針（地址）作為參數傳遞給另一個(gè)函數，當這個(gè)指針被用來(lái)調用其所指向的函數時(shí)，我們就說(shuō)這是回調函數。

回調函數不是由該函數的實(shí)現方直接調用，而是在特定的事件或條件發(fā)生時(shí)由另外的一方調用的，用于對該事件或條件進(jìn)行響應。

2. 為什么要用回調函數？

因為可以把調用者與被調用者分開(kāi)，所以調用者不關(guān)心誰(shuí)是被調用者。它只需知道存在一個(gè)具有特定原型和限制條件的被調用函數。

簡(jiǎn)而言之，回調函數就是允許用戶(hù)把需要調用的方法的指針作為參數傳遞給一個(gè)函數，以便該函數在處理相似事件的時(shí)候可以靈活的使用不同的方法。

int Callback()    // /< 回調函數
{
    // TODO
    return 0;
}
int main()     // /<  主函數
{
    // TODO
    Library(Callback);  // /< 庫函數通過(guò)函數指針進(jìn)行回調
    // TODO
    return 0;
}

回調似乎只是函數間的調用，和普通函數調用沒(méi)啥區別。

但仔細看，可以發(fā)現兩者之間的一個(gè)關(guān)鍵的不同：在回調中，主程序把回調函數像參數一樣傳入庫函數。

這樣一來(lái)，只要我們改變傳進(jìn)庫函數的參數，就可以實(shí)現不同的功能，這樣有沒(méi)有覺(jué)得很靈活？并且當庫函數很復雜或者不可見(jiàn)的時(shí)候利用回調函數就顯得十分優(yōu)秀。

3. 怎么使用回調函數？

int Callback_1(int a)   // /< 回調函數1
{
    printf("Hello, this is Callback_1: a = %d ", a);
    return 0;
}
int Callback_2(int b)  // /< 回調函數2
{
    printf("Hello, this is Callback_2: b = %d ", b);
    return 0;
}
int Callback_3(int c)   // /< 回調函數3
{
    printf("Hello, this is Callback_3: c = %d ", c);
    return 0;
}
int Handle(int x, int (*Callback)(int))  // /< 注意這里用到的函數指針定義
{
    Callback(x);
}
int main()
{
    Handle(4, Callback_1);
    Handle(5, Callback_2);
    Handle(6, Callback_3);
    return 0;
}

如上述代碼：可以看到，Handle() 函數里面的參數是一個(gè)指針，在  main() 函數里調用 Handle() 函數的時(shí)候，給它傳入了函數  Callback_1()/Callback_2()/Callback_3() 的函數名，這時(shí)候的函數名就是對應函數的指針，也就是說(shuō)，回調函數其實(shí)就是函數指針的一種用法。

4. 下面是一個(gè)四則運算的簡(jiǎn)單回調函數例子：

#include 
#include 
/****************************************
 * 函數指針結構體
 ***************************************/
typedef struct _OP 
{
    float (*p_add)(float, float); 
    float (*p_sub)(float, float); 
    float (*p_mul)(float, float); 
    float (*p_div)(float, float); 
} OP; 
/****************************************
 * 加減乘除函數
 ***************************************/
float ADD(float a, float b) 
{
    return a + b;
}
float SUB(float a, float b) 
{
    return a - b;
}
float MUL(float a, float b) 
{
    return a * b;
}
float DIV(float a, float b) 
{
    return a / b;
}
/****************************************
 * 初始化函數指針
 ***************************************/
void init_op(OP *op)
{
    op->p_add = ADD;
    op->p_sub = SUB;
    op->p_mul = &MUL;
    op->p_div = ÷
}
/****************************************
 * 庫函數
 ***************************************/
float add_sub_mul_div(float a, float b, float (*op_func)(float, float))
{
    return (*op_func)(a, b);
}
int main(int argc, char *argv[]) 
{
    OP *op = (OP *)malloc(sizeof(OP)); 
    init_op(op);
    
    /* 直接使用函數指針調用函數 */ 
    printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %fn", (op->p_add)(1.3, 2.2), (*op->p_sub)(1.3, 2.2), 
            (op->p_mul)(1.3, 2.2), (*op->p_div)(1.3, 2.2));
     
    /* 調用回調函數 */ 
    printf("ADD = %f, SUB = %f, MUL = %f, DIV = %fn", 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, ADD), 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, SUB), 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, MUL), 
            add_sub_mul_div(1.3, 2.2, DIV));
    return 0; 
}

5. 回調函數實(shí)例（很有用）

一個(gè) GPRS 模塊聯(lián)網(wǎng)的小項目，使用過(guò)的同學(xué)大概知道 2G、4G、NB 等模塊要想實(shí)現無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能都需要經(jīng)歷模塊上電初始化、注冊網(wǎng)絡(luò )、查詢(xún)網(wǎng)絡(luò )信息質(zhì)量、連接服務(wù)器等步驟，這里的的例子就是，利用一個(gè)狀態(tài)機函數（根據不同狀態(tài)依次調用不同實(shí)現方法的函數），通過(guò)回調函數的方式依次調用不同的函數，實(shí)現模塊聯(lián)網(wǎng)功能，如下：

/*********  工作狀態(tài)處理  *********/
typedef struct
{
    uint8_t mStatus;
    uint8_t (* Funtion)(void); //函數指針的形式
} M26_WorkStatus_TypeDef;   //M26的工作狀態(tài)集合調用函數
/**********************************************
** >M26工作狀態(tài)集合函數
***********************************************/
M26_WorkStatus_TypeDef M26_WorkStatus_Tab[] =
{    
    {GPRS_NETWORK_CLOSE,  M26_PWRKEY_Off  },    //模塊關(guān)機
    {GPRS_NETWORK_OPEN,  M26_PWRKEY_On  },      //模塊開(kāi)機
    {GPRS_NETWORK_Start,   M26_Work_Init  },    //管腳初始化
    {GPRS_NETWORK_CONF,  M26_NET_Config  },     //AT指令配置
    {GPRS_NETWORK_LINK_CTC,  M26_LINK_CTC  },   //連接調度中心  
    {GPRS_NETWORK_WAIT_CTC, M26_WAIT_CTC  },    //等待調度中心回復 
    {GPRS_NETWORK_LINK_FEM, M26_LINK_FEM  },    //連接前置機
    {GPRS_NETWORK_WAIT_FEM, M26_WAIT_FEM  },    //等待前置機回復
    {GPRS_NETWORK_COMM,  M26_COMM   },          //正常工作    
    {GPRS_NETWORK_WAIT_Sig,  M26_WAIT_Sig  },   //等待信號回復
    {GPRS_NETWORK_GetSignal,  M26_GetSignal  }, //獲取信號值
    {GPRS_NETWORK_RESTART,  M26_RESET   },      //模塊重啟
}
/**********************************************
** >M26模塊工作狀態(tài)機，依次調用里面的12個(gè)函數   
***********************************************/
uint8_t M26_WorkStatus_Call(uint8_t Start)
{
    uint8_t i = 0;
    for(i = 0; i < 12; i++)
    {
        if(Start == M26_WorkStatus_Tab[i].mStatus)
        {          
      return M26_WorkStatus_Tab[i].Funtion();
        }
    }
    return 0;
}

所以，如果有人想做個(gè) NB 模塊聯(lián)網(wǎng)項目，可以 copy 上面的框架，只需要修改回調函數內部的具體實(shí)現，或者增加、減少回調函數，就可以很簡(jiǎn)潔快速的實(shí)現模塊聯(lián)網(wǎng)。

原文：https://blog.csdn.net/qq_41854911/article/details/121058935

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