编辑“︁C 语言回调函数”︁

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== 简介 ==
'''回调函数'''是C语言中一种重要的编程技术，它允许函数作为参数传递给另一个函数，并在特定事件或条件发生时被调用。这种机制在事件驱动编程、异步操作和模块化设计中广泛应用。

回调函数的本质是：
* 一个函数的指针被传递给另一个函数（通常称为"高阶函数"）
* 高阶函数在适当的时候通过这个指针调用传递进来的函数
* 实现调用方与被调用方之间的松耦合

== 基本概念 ==

=== 函数指针 ===
回调函数的基础是函数指针，即指向函数的指针变量。其声明语法为：
<syntaxhighlight lang="c">
返回类型 (*指针变量名)(参数列表);
</syntaxhighlight>

例如：
<syntaxhighlight lang="c">
int (*func_ptr)(int, float);  // 声明一个函数指针
</syntaxhighlight>

=== 回调函数的工作原理 ===
<mermaid>
sequenceDiagram
    participant A as 调用函数
    participant B as 回调函数
    A->>B: 注册回调函数(传递函数指针)
    A->>A: 执行某些操作
    A->>B: 在特定条件下调用回调函数
    B->>A: 返回结果或执行操作
</mermaid>

== 基本示例 ==

=== 简单回调示例 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

// 回调函数类型定义
typedef void (*Callback)(int);

// 高阶函数，接受回调函数作为参数
void processNumbers(int arr[], int size, Callback callback) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        callback(arr[i]);  // 调用回调函数
    }
}

// 具体的回调函数实现
void printNumber(int num) {
    printf("Number: %d\n", num);
}

void squareNumber(int num) {
    printf("%d squared is %d\n", num, num * num);
}

int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    printf("Printing numbers:\n");
    processNumbers(numbers, size, printNumber);
    
    printf("\nCalculating squares:\n");
    processNumbers(numbers, size, squareNumber);
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
Printing numbers:
Number: 1
Number: 2
Number: 3
Number: 4
Number: 5

Calculating squares:
1 squared is 1
2 squared is 4
3 squared is 9
4 squared is 16
5 squared is 25
</pre>

== 高级应用 ==

=== 带上下文数据的回调 ===
有时回调函数需要访问额外的数据（称为上下文或状态），可以通过以下方式实现：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

// 带上下文的回调函数类型
typedef void (*ContextCallback)(int, void*);

void processWithContext(int arr[], int size, ContextCallback callback, void* context) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        callback(arr[i], context);
    }
}

// 回调函数示例
void accumulate(int num, void* context) {
    int* sum = (int*)context;
    *sum += num;
}

int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    int total = 0;
    
    processWithContext(numbers, size, accumulate, &total);
    printf("Total sum: %d\n", total);  // 输出: Total sum: 15
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

=== 回调链 ===
多个回调函数可以串联起来形成处理流水线：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

typedef int (*Transformer)(int);

int applyTransformers(int value, Transformer transformers[], int count) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        value = transformers[i](value);
    }
    return value;
}

int addOne(int x) { return x + 1; }
int doubleIt(int x) { return x * 2; }
int square(int x) { return x * x; }

int main() {
    Transformer transforms[] = {addOne, doubleIt, square};
    int result = applyTransformers(3, transforms, 3);
    printf("Result: %d\n", result);  // 输出: Result: 64 ((3+1)*2)^2
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用场景 ==

=== 事件处理系统 ===
在GUI或游戏开发中，回调函数常用于处理用户输入事件：

<syntaxhighlight lang="c">
typedef void (*EventHandler)(int eventType, void* eventData);

struct Button {
    EventHandler onClick;
};

void buttonClick(struct Button* btn, int eventType, void* eventData) {
    if (btn->onClick) {
        btn->onClick(eventType, eventData);
    }
}

void handleLoginClick(int eventType, void* eventData) {
    printf("Login button clicked!\n");
    // 处理登录逻辑...
}

int main() {
    struct Button loginButton;
    loginButton.onClick = handleLoginClick;
    
    // 模拟按钮点击
    buttonClick(&loginButton, 1, NULL);
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

=== 排序算法中的比较函数 ===
C标准库的qsort函数使用回调来决定排序顺序：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 比较回调函数
int compareInts(const void* a, const void* b) {
    return (*(int*)a - *(int*)b);
}

int compareStrings(const void* a, const void* b) {
    return strcmp(*(const char**)a, *(const char**)b);
}

int main() {
    // 整数排序
    int numbers[] = {5, 2, 9, 1, 5};
    qsort(numbers, 5, sizeof(int), compareInts);
    
    // 字符串排序
    const char* names[] = {"John", "Alice", "Bob", "Zoe"};
    qsort(names, 4, sizeof(const char*), compareStrings);
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

== 数学表示 ==

回调函数可以形式化表示为高阶函数的应用：
<math>
\text{高阶函数 } H : (A \rightarrow B) \times A \rightarrow B \\
\text{其中 } H(f, x) = f(x)
</math>

== 最佳实践 ==

1. '''类型定义'''：使用typedef为回调函数类型创建别名，提高代码可读性
2. '''参数检查'''：在调用回调函数前检查指针是否为NULL
3. '''上下文传递'''：需要额外数据时使用void*参数传递上下文
4. '''文档说明'''：明确说明回调函数的预期行为和参数要求
5. '''错误处理'''：考虑回调函数可能失败的情况

== 常见问题 ==

=== 为什么使用回调函数而不是直接调用？ ===
* 实现模块间的松耦合
* 允许调用方自定义行为
* 支持事件驱动和异步编程模型
* 提高代码的复用性和灵活性

=== 回调函数与普通函数调用的区别 ===
{| class="wikitable"
|-
! 特性 !! 普通函数调用 !! 回调函数
|-
| 调用时机 || 编译时确定 || 运行时确定
|-
| 控制流向 || 直接调用 || 反向调用(控制反转)
|-
| 耦合度 || 紧耦合 || 松耦合
|}

== 总结 ==
回调函数是C语言中实现灵活、可扩展架构的强大工具。通过将函数作为参数传递，我们可以：
* 创建通用的处理框架
* 实现事件驱动编程
* 构建高度可配置的系统
* 促进代码复用和模块化设计

掌握回调函数是成为熟练C程序员的重要一步，它为理解更高级的概念如闭包、函数式编程等奠定了基础。

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