【问题标题】：What is a "callback" in C and how are they implemented?什么是 C 中的“回调”，它们是如何实现的？
【发布时间】：2010-09-13 15:43:52
【问题描述】：

根据我的阅读，Core Audio 严重依赖回调（和 C++，但这是另一回事）。

我理解设置一个由另一个函数重复调用以完成任务的函数的概念（某种意义上）。我只是不明白它们是如何设置的以及它们是如何工作的。任何示例将不胜感激。

【问题讨论】：

标签： c callback

【解决方案1】：

C 中的回调是提供给另一个函数以在另一个函数执行其任务时“回调”的函数。

有two ways that a callback is used：同步回调和异步回调。向另一个函数提供同步回调，该函数将执行某些任务，然后在任务完成后返回给调用者。向另一个函数提供异步回调，该函数将启动一个任务，然后返回给调用者，该任务可能未完成。

同步回调通常用于向另一个函数提供委托，另一个函数将任务的某些步骤委托给该函数。此委托的经典示例是 C 标准库中的函数 bsearch() 和 qsort()。这两个函数都接受一个回调，该回调在函数提供的任务期间使用，这样在bsearch() 的情况下，正在搜索的数据类型，或在qsort() 的情况下排序，不需要被使用的函数知道。

例如，这是一个带有bsearch() 的小示例程序，它使用不同的比较函数、同步回调。通过允许我们将数据比较委托给回调函数，bsearch() 函数允许我们在运行时决定我们想要使用哪种比较。这是同步的，因为当bsearch() 函数返回时，任务就完成了。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    int iValue;
    int kValue;
    char label[6];
} MyData;

int cmpMyData_iValue (MyData *item1, MyData *item2)
{
    if (item1->iValue < item2->iValue) return -1;
    if (item1->iValue > item2->iValue) return 1;
    return 0;
}

int cmpMyData_kValue (MyData *item1, MyData *item2)
{
    if (item1->kValue < item2->kValue) return -1;
    if (item1->kValue > item2->kValue) return 1;
    return 0;
}

int cmpMyData_label (MyData *item1, MyData *item2)
{
    return strcmp (item1->label, item2->label);
}

void bsearch_results (MyData *srch, MyData *found)
{
        if (found) {
            printf ("found - iValue = %d, kValue = %d, label = %s\n", found->iValue, found->kValue, found->label);
        } else {
            printf ("item not found, iValue = %d, kValue = %d, label = %s\n", srch->iValue, srch->kValue, srch->label);
        }
}

int main ()
{
    MyData dataList[256] = {0};

    {
        int i;
        for (i = 0; i < 20; i++) {
            dataList[i].iValue = i + 100;
            dataList[i].kValue = i + 1000;
            sprintf (dataList[i].label, "%2.2d", i + 10);
        }
    }

//  ... some code then we do a search
    {
        MyData srchItem = { 105, 1018, "13"};
        MyData *foundItem = bsearch (&srchItem, dataList, 20, sizeof(MyData), cmpMyData_iValue );

        bsearch_results (&srchItem, foundItem);

        foundItem = bsearch (&srchItem, dataList, 20, sizeof(MyData), cmpMyData_kValue );
        bsearch_results (&srchItem, foundItem);

        foundItem = bsearch (&srchItem, dataList, 20, sizeof(MyData), cmpMyData_label );
        bsearch_results (&srchItem, foundItem);
    }
}

异步回调的不同之处在于，当我们提供回调的被调用函数返回时，任务可能无法完成。这种类型的回调通常与异步 I/O 一起使用，其中启动 I/O 操作，然后在完成时调用回调。

在下面的程序中，我们创建一个套接字来监听 TCP 连接请求，当收到请求时，进行监听的函数会调用提供的回调函数。这个简单的应用程序可以在一个窗口中运行，同时使用telnet 实用程序或网络浏览器尝试在另一个窗口中连接。

我从 Microsoft 在https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms737526(v=vs.85).aspx 提供的带有accept() 函数的示例中提取了大部分 WinSock 代码

此应用程序使用端口 8282 在本地主机 127.0.0.1 上启动 listen()，因此您可以使用 telnet 127.0.0.1 8282 或 http://127.0.0.1:8282/。

此示例应用程序是使用 Visual Studio 2017 社区版作为控制台应用程序创建的，它使用的是 Microsoft WinSock 版本的套接字。对于 Linux 应用程序，需要将 WinSock 函数替换为 Linux 替代方案，而 Windows 线程库将使用 pthreads。

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <Windows.h>

// Need to link with Ws2_32.lib
#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

// function for the thread we are going to start up with _beginthreadex().
// this function/thread will create a listen server waiting for a TCP
// connection request to come into the designated port.
// _stdcall modifier required by _beginthreadex().
int _stdcall ioThread(void (*pOutput)())
{
    //----------------------
    // Initialize Winsock.
    WSADATA wsaData;
    int iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    if (iResult != NO_ERROR) {
        printf("WSAStartup failed with error: %ld\n", iResult);
        return 1;
    }
    //----------------------
    // Create a SOCKET for listening for
    // incoming connection requests.
    SOCKET ListenSocket;
    ListenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (ListenSocket == INVALID_SOCKET) {
        wprintf(L"socket failed with error: %ld\n", WSAGetLastError());
        WSACleanup();
        return 1;
    }
    //----------------------
    // The sockaddr_in structure specifies the address family,
    // IP address, and port for the socket that is being bound.
    struct sockaddr_in service;
    service.sin_family = AF_INET;
    service.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    service.sin_port = htons(8282);

    if (bind(ListenSocket, (SOCKADDR *)& service, sizeof(service)) == SOCKET_ERROR) {
        printf("bind failed with error: %ld\n", WSAGetLastError());
        closesocket(ListenSocket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }
    //----------------------
    // Listen for incoming connection requests.
    // on the created socket
    if (listen(ListenSocket, 1) == SOCKET_ERROR) {
        printf("listen failed with error: %ld\n", WSAGetLastError());
        closesocket(ListenSocket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }
    //----------------------
    // Create a SOCKET for accepting incoming requests.
    SOCKET AcceptSocket;
    printf("Waiting for client to connect...\n");

    //----------------------
    // Accept the connection.
    AcceptSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);
    if (AcceptSocket == INVALID_SOCKET) {
        printf("accept failed with error: %ld\n", WSAGetLastError());
        closesocket(ListenSocket);
        WSACleanup();
        return 1;
    }
    else
        pOutput ();   // we have a connection request so do the callback

    // No longer need server socket
    closesocket(ListenSocket);

    WSACleanup();
    return 0;
}

// our callback which is invoked whenever a connection is made.
void printOut(void)
{
    printf("connection received.\n");
}

#include <process.h>

int main()
{
     // start up our listen server and provide a callback
    _beginthreadex(NULL, 0, ioThread, printOut, 0, NULL);
    // do other things while waiting for a connection. In this case
    // just sleep for a while.
    Sleep(30000);
}

【讨论】：

优秀的答案，显示同步和异步回调。在 C-*NIX 中使用异步回调的另一个具体示例是异步信号及其信号处理程序。这是对 Linux [链接] (stackoverflow.com/questions/6949025/…) 中如何处理信号处理程序的精彩描述。

【解决方案2】：

通过示例更容易理解一个想法。到目前为止，关于 C 中回调函数的内容都是很好的答案，但使用该功能的最大好处可能是保持代码干净整洁。

示例

以下 C 代码实现了快速排序。下面代码中最有趣的一行是这一行，我们可以在其中看到回调函数的作用：

qsort(arr,N,sizeof(int),compare_s2b);

compare_s2b 是 qsort() 用来调用函数的函数的名称。这使 qsort() 保持整洁（因此更易于维护）。您只需从另一个函数内部按名称调用一个函数（当然，函数原型声明至少必须先于它才能从另一个函数调用）。

完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int arr[]={56,90,45,1234,12,3,7,18};
//function prototype declaration 

int compare_s2b(const void *a,const void *b);

int compare_b2s(const void *a,const void *b);

//arranges the array number from the smallest to the biggest
int compare_s2b(const void* a, const void* b)
{
    const int* p=(const int*)a;
    const int* q=(const int*)b;

    return *p-*q;
}

//arranges the array number from the biggest to the smallest
int compare_b2s(const void* a, const void* b)
{
    const int* p=(const int*)a;
    const int* q=(const int*)b;

    return *q-*p;
}

int main()
{
    printf("Before sorting\n\n");

    int N=sizeof(arr)/sizeof(int);

    for(int i=0;i<N;i++)
    {
        printf("%d\t",arr[i]);
    }

    printf("\n");

    qsort(arr,N,sizeof(int),compare_s2b);

    printf("\nSorted small to big\n\n");

    for(int j=0;j<N;j++)
    {
        printf("%d\t",arr[j]);
    }

    qsort(arr,N,sizeof(int),compare_b2s);

    printf("\nSorted big to small\n\n");

    for(int j=0;j<N;j++)
    {
        printf("%d\t",arr[j]);
    }

    exit(0);
}

【讨论】：

【解决方案3】：

C 中的回调函数相当于分配给另一个函数使用的函数参数/变量。Wiki Example

在下面的代码中，

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/* The calling function takes a single callback as a parameter. */
void PrintTwoNumbers(int (*numberSource)(void)) {
    printf("%d and %d\n", numberSource(), numberSource());
}

/* A possible callback */
int overNineThousand(void) {
    return (rand() % 1000) + 9001;
}

/* Another possible callback. */
int meaningOfLife(void) {
    return 42;
}

/* Here we call PrintTwoNumbers() with three different callbacks. */
int main(void) {
    PrintTwoNumbers(&rand);
    PrintTwoNumbers(&overNineThousand);
    PrintTwoNumbers(&meaningOfLife);
    return 0;
}

函数调用 PrintTwoNumbers 中的函数 (*numberSource) 是一个在 PrintTwoNumbers 内部“回调”/执行的函数，由代码在运行时指定。

所以如果你有类似 pthread 函数的东西，你可以从它的实例化分配另一个函数在循环内运行。

【讨论】：

【解决方案4】：

一个简单的回调程序。希望它能回答你的问题。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include "../../common_typedef.h"

typedef void (*call_back) (S32, S32);

void test_call_back(S32 a, S32 b)
{
    printf("In call back function, a:%d \t b:%d \n", a, b);
}

void call_callback_func(call_back back)
{
    S32 a = 5;
    S32 b = 7;

    back(a, b);
}

S32 main(S32 argc, S8 *argv[])
{
    S32 ret = SUCCESS;

    call_back back;

    back = test_call_back;

    call_callback_func(back);

    return ret;
}

【讨论】：

【解决方案5】：

C 中没有“回调”——不比任何其他通用编程概念更多。

它们是使用函数指针实现的。这是一个例子：

void populate_array(int *array, size_t arraySize, int (*getNextValue)(void))
{
    for (size_t i=0; i<arraySize; i++)
        array[i] = getNextValue();
}

int getNextRandomValue(void)
{
    return rand();
}

int main(void)
{
    int myarray[10];
    populate_array(myarray, 10, getNextRandomValue);
    ...
}

这里，populate_array 函数将函数指针作为它的第三个参数，并调用它来获取用于填充数组的值。我们编写了回调getNextRandomValue，它返回一个随机值，并将指向它的指针传递给populate_array。 populate_array 将调用我们的回调函数 10 次，并将返回的值分配给给定数组中的元素。

【讨论】：

我这里可能错了，但是populate_array中调用函数指针的那一行不应该是：array[i] = (*getNextValue)(); ?
解引用运算符对于函数指针是可选的，addressof 运算符也是如此。 myfunc(...) = (*myfunc)(...) 和 &myfunc = myfunc
@NathanFellman 我刚刚阅读了Expert C Programming，它很好地解释了函数指针的调用。
@johnny 因为标准是这样说的。查看点赞的评论。
@Patrick：populateArray 在一个库中（写于 12 年前），而您自己（昨天）编写了 getNextRandomValue；所以它不能直接调用它。想想你自己提供比较器的库排序函数。

【解决方案6】：

这里是 C 中的回调示例。

假设您想编写一些代码，允许在某些事件发生时调用注册回调。

首先定义回调使用的函数类型：

typedef void (*event_cb_t)(const struct event *evt, void *userdata);

现在，定义一个用于注册回调的函数：

int event_cb_register(event_cb_t cb, void *userdata);

这就是注册回调的代码：

static void my_event_cb(const struct event *evt, void *data)
{
    /* do stuff and things with the event */
}

...
   event_cb_register(my_event_cb, &my_custom_data);
...

在事件分派器的内部，回调可能被存储在一个看起来像这样的结构中：

struct event_cb {
    event_cb_t cb;
    void *data;
};

这就是执行回调的代码。

struct event_cb *callback;

...

/* Get the event_cb that you want to execute */

callback->cb(event, callback->data);

【讨论】：

正是我所需要的。如果您的用户想要传递回调函数中所需的自定义数据（例如设备句柄），则 userdata 部分非常有用。
验证题：回调typedef是不是因为是指向函数地址的指针而带星号？如果缺少星号，那会是不正确的吗？如果不正确，那么 github 上 cisco 的 libsrtp 库中缺少两个星号：github.com/cisco/libsrtp/blob/…github.com/cisco/libsrtp/blob/…
@twildeman 通过在标准 C 模式下编译并打开警告来回答您自己的问题似乎微不足道。您还可以编写一个最小化的测试程序。诸如libsrtp 中的代码不会给出警告。那么，我假设，当这种类型作为函数参数出现时，它需要“衰减”为指向函数的指针，就像数组衰减为指向其第一个元素的指针一样，所以最后会发生同样的事情无论哪种方式。不过，有趣的是，我发现对此类 typedef 的讨论甚至都没有看这方面，而是专注于声明原型或指针
不知道这是做什么的，也无法编译成功。任何人都可以详细解释它或填写其余代码以成功编译吗？

【解决方案7】：

wikipedia article 有一个 C 语言示例。

一个很好的例子是，为增强 Apache Web 服务器而编写的新模块通过向 Apache 主进程传递函数指针来注册它们，以便回调这些函数以处理网页请求。

【讨论】：

【解决方案8】：

通常这可以通过使用函数指针来完成，这是一个指向函数内存位置的特殊变量。然后，您可以使用它来调用具有特定参数的函数。所以可能会有一个设置回调函数的函数。这将接受一个函数指针，然后将该地址存储在可以使用的地方。之后，当指定的事件被触发时，它将调用该函数。

【讨论】：

【解决方案9】：

C 中的回调通常使用函数指针和关联的数据指针来实现。您将函数on_event() 和数据指针传递给框架函数watch_events()（例如）。当事件发生时，您的函数会使用您的数据和一些特定于事件的数据来调用。

回调也用于 GUI 编程。 GTK+ tutorial 在theory of signals and callbacks 上有一个不错的部分。

【讨论】：