回调函数(callback)

作者:黄兢成
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callback 一词本来用于打电话。你可以打电话(call)给别人,也可以留下电话号码,让别人回电话(callback)。计算机领域相对较新,一些日常词汇被引进,表达类似概念。call 和 callback 在计算机领域翻译成“调用”和“回调”。

回调函数是你写一个函数,让预先写好的系统来调用。你调用系统的函数,是直调。让系统调用你的函数,就是回调。但假如满足于这种一句话结论,是不会真正明白的。

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回调函数可以看成,让别人做事,传进去的额外信息。

A 让 B 做事,根据粒度不同,可以理解成 A 函数调用 B 函数,或者 A 类使用 B 类,或者 A 组件使用 B 组件等等。反正就是 A 叫 B 做事。

当 B 做这件事情的时候,自身的需要的信息不够,而 A 又有。就需要 A 从外面传进来,或者 B 做着做着再向外面申请。对于 B 来说,一种被动得到信息,一种是主动去得到信息。有些人给这两种方式一个术语,叫信息的压送( push),和信息的拉取( pull)。

A 调用 B,A 需要向 B 传参数。

下面函数取两数的最大值,就要传进来 a, b。这个很好理解。

int max(int a, int b); 

而下面函数用于排序,最后一个参数就是回调函数,定义某种行为,使得 qsort 内部向外拉取信息。

void qsort(void *, size_t, size_t, int (*)(const void *, const void *));

但这个参数似乎就比较难以理解了,为什么呢?我觉得是人为割裂了代码和数据。

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让我们暂停一下,后退一步,看看计算机中比较诡异的地方,也就是代码(code)和数据(data的统一。这是一个槛,如果不跨过这槛,很多概念就不清楚。我们常常说计算机程序分成 code 和 data 两部分。很多人会理解成,code 是会运行的,是动态的,data 是给 code 使用,是静态的,这是两种完全不同的东西。

其实 code 只是对行为的一种描述,比如有个机器人可以开灯,关灯,扫地。如果跟机器人约定好,0 表示开灯,1 表示关灯,2 表示扫地。我发出指令串,0 1 2,就可以控制机器人开灯,关灯,扫地。再约定用二进制表示,两位一个指令,就有一个数字串,000111,这个时候 000111 这串数字就描述了机器人的一系列动作,这个就是从一方面理解是 code,它可以控制机器人的行为。但另一方面,它可以传递,可以记录,可以修改,也就是数据。只要大家都协商好,code 就可以编码成 data, 将 data 解释运行的时候,也变成了 code。

code 和 data 可以不用区分,统一称为信息。既然 int max(int a, int b) 中 int,double 等表示普通 data 的东西可以传递进去,自然表示 code 的函数也可以传进去了。有些语言确实是不区分的,它的 function(表示code)跟 int, double 的地位是一样的。这种语言就为函数是第一类值。

而有些语言是不能存储函数,不能动态创建函数,不能动态销毁函数。只能存储一个指向函数的指针,这种语言称为函数是第二类值。

另外有些语言不单可以传递函数,函数里面又用到一些外部信息(包括code, data)。那些语言可以将函数跟函数所用到的信息一起传递存储。这种将函数和它所用的信息作为一个整体,就为闭包。

过了这个槛,将代码和数据统一起来,很多难以理解的概念就会清晰很多。

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现在我们再回头看看回调函数。回调函数也就是是 A 让 B 做事,B 做着做着,信息不够,不知道怎么做了,就再让外面处理。

比如上述排序例子,A 让 B 排序,B 会做排序,但排序需要知道哪个比哪个大,这点 B 自己不知道,就需要 A 告诉它。而判断大小本身是某种行为,既然 C 语言中不可以传进第一值的函数,就设计成传递第二值的函数指针,这个函数指针是 A 传向 B 的信息,用于描述判断大小这种行为。这里本来 A 调用 B 的,结果 B 又调用了 A 告诉它的信息,也就是 callback。

再比如 A 让 B 监听系统的某个消息,比如敲了哪个键。跟着 B 监听到了,但它不知道怎么去处理这个消息,就给外面关心这个消息,又知道怎么去处理这个消息的人去处理,这个处理过程本身是个行为,假如这个语言不可以传递函数,就只能传一个函数指针了。假如系统将函数指针存储下来,以后就可以随时调用。代码和数据都是信息,数据可以存储下来,用来表示行为的函数自然也可以存储下来。

跟着有些人有会引申成,什么注册啊,通知啊等等等。假如 B 做监听,C、 D、E、F、 G、H 告诉 B 自己有兴趣知道这消息,那 B 监听到了就去告诉 C、D、E、F、G 等人了,这样通知多人了,就叫广播。

为某种抽象概念起个术语,可明确意识到此概念的存在,有助于学习理解。但理解后思考,可以不用太关心术语。不同场合,同一个概念往往有不同术语。

再将回调的概念泛化,比如某人同时关心 A, B, C, D, E, F 事件,并且这些事件是一组的,比如敲键盘,鼠标移动,鼠标点击等一组。将一组事件结合起来。在有些语言就映射成接口,接口有 N 个函数。有些语言就映射成一个结构,里面放着 N 个函数指针。跟着就不是将单个函数指针传进去,而是将接口,或者函数指针的结构传进去。根据不同的用途,有些人叫它为代理,监听者,观察者等等。

实际上也是将某种行为存储下来,以后有需要再进行调用。跟回调函数在更深层次是没有区别的。

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