C/C++回调函数实现与std::function和std::bind介绍

1 概述

回调函数是一种编程模式，指的是将一个函数作为参数传递给另一个函数，并在某个特定事件发生时或满足某些条件时由该函数调用。
这种机制允许你定义在特定事件发生时应执行的代码，从而实现更灵活和模块化的程序设计。

2 传统C/C++回调实现方式

传统C/C++实现回调，主要通过函数指针来实现。
有这样一个场景，某业务系统需要检测环境温度，当温度大于50度时进行告警，告警接口就可以作为回调函数，在温度大于50度时调用。这里通过随机生成一个温度值，模式现实场景。

示例

  #include <iostream>#include <stdlib.h>#include <time.h>// 定义函数指针typedef void(*pCb)(int);void BusProcess(int tempera, pCb cb) {printf("开始业务\n");printf("业务处理中\n");// 处理业务过程中，如果温度值大于50摄氏度，则调用告警接口进行告警if (tempera > 50) {cb(tempera);}printf("结束业务\n");}// 定义回调函数void temWarning(int tempera) {printf("温度值为: %d 已超阈值，告警 ...\n", tempera);}int main() {{srand(time(NULL));  // 随机生成温度值int tempera = rand() % 100;// 开启业务BusProcess(tempera, temWarning);}system("pause");return 0;}

打印结果

  开始业务业务处理中温度值为: 65 已超阈值，告警 ...结束业务请按任意键继续. . .

3 C++11提供的回调新实现方式

介绍C++11实现回调前先介绍C++11提供的两个新接口std::function和std::bind。

3.1 std::function

std::function是一个通用的函数包装器，可以存储任何可调用对象，包括普通函数、类成员函数、仿函数、Lambda表示式。

基本语法

  #include <functional>std::function<返回值类型(参数类型列表)> 函数对象;

示例

  #include <iostream>#include <functional>// 普通函数int add(int a, int b) {return a + b;}class Multiply {public:int operator()(int a, int b) {return a * b;}};int main() {// 存储普通函数std::function<int(int, int)> func1 = add;std::cout << "func1 result: " << func1(3, 4) << std::endl;// 存储 Lambda 表达式std::function<int(int, int)> func2 = [](int a, int b) { return a - b; };std::cout << "func2 result: " << func2(10, 3) << std::endl;// 存储函数对象Multiply multiply;std::function<int(int, int)> func3 = multiply;std::cout << "func3 result: " << func3(5, 6) << std::endl;return 0;}

3.2 std::bind

std::bind是一个函数模板，用于将函数或成员函数与其参数绑定，生成一个新的可调用对象。

基本语法

  // 绑定非类成员函数/变量auto f = std::bind(可调用对象地址, 绑定的参数/占位符);// 绑定类成员函/变量auto f = std::bind(类函数/成员地址, 类实例对象地址, 绑定的参数/占位符);

示例

  #include <iostream>#include <functional>int add(int a, int b) {return a + b;}class MyClass {public:int multiply(int a, int b) {return a * b;}};int main() {// 绑定普通函数auto boundAdd = std::bind(add, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);std::cout << "Result: " << boundAdd(5, 10) << std::endl; // 输出 15MyClass obj;// 绑定类成员函数auto boundMultiply = std::bind(&MyClass::multiply, &obj, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);std::cout << "Result: " << boundMultiply(3, 4) << std::endl; // 输出 12system("pause");return 0;}

3.3 C++11实现回调

介绍完std::function和std::bind再看下如何使用C++11语法实现回调。

回调函数为普通函数时示例

  #include <iostream>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <functional>void BusProcess(int tempera, std::function<void(int)> op) {printf("开始业务\n");printf("业务处理中\n");// 处理业务过程中，如果温度值大于50摄氏度，则调用告警接口进行告警if (tempera > 50) {op(tempera);}printf("结束业务\n");}void temWarning(int tempera) {printf("温度值为: %d 已超阈值，告警 ...\n", tempera);}int main() {{srand(time(NULL));  // 随机生成温度值int tempera = rand() % 100;// 开启业务,调用对象为普通函数BusProcess(tempera, temWarning);}system("pause");return 0;}

打印结果

  开始业务业务处理中温度值为: 56 已超阈值，告警 ...结束业务请按任意键继续. . .

回调函数为类成员对象、函数对象、Lambda时示例

  #include <iostream>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <functional>void BusProcess(int tempera, std::function<void(int)> op) {printf("开始业务\n");printf("业务处理中\n");// 处理业务过程中，如果温度值大于50摄氏度，则调用告警接口进行告警if (tempera > 50) {op(tempera);}printf("结束业务\n");}class MyWarn {public:void startWarning(int tempera) {printf("温度值为: %d 已超阈值，告警 ...\n", tempera);}void operator()(int tempera) {printf("operator() 温度值为: %d 已超阈值，告警 ...\n", tempera);}};int main() {{srand(time(NULL));// 随机生成温度值int tempera = rand() % 100;MyWarn mwarn;std::function<void(int)> fc = std::bind(&MyWarn::startWarning, &mwarn, std::placeholders::_1);// 调用对象为类成员函数BusProcess(tempera, fc);MyWarn mwarn2;std::function<void(int)> fc2 = mwarn2;// 调用对象为仿函数BusProcess(tempera, fc2);// 调用对象为Lambda表达式BusProcess(tempera, [](int te) {printf("Lambda 温度值为: %d 已超阈值，告警 ...\n", te);});}system("pause");return 0;}

打印结果

  开始业务业务处理中温度值为: 66 已超阈值，告警 ...结束业务开始业务业务处理中operator() 温度值为: 66 已超阈值，告警 ...结束业务开始业务业务处理中Lambda 温度值为: 66 已超阈值，告警 ...结束业务请按任意键继续. . .

class MyWarn {public:void startWarning(int tempera) {printf("温度值为: %d 已超阈值，告警 ...\n", tempera);}};#include <iostream>#include <string>#include <vector>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <functional>class myPersion {public:myPersion(): mCode(1001), mName("Jack") {}void setCode(int code) {std::cout << "code: " << code << std::endl;mCode = code;}private:int mCode;std::string mName;};typedef void(*pCb)(int);void optFunc(int data, pCb cb) {printf("optFunc ...\n");if (data % 2 == 0) {cb(data);}}void optFunc2(int data, std::function<void(int)> op) {printf("optFunc2 ...\n");if (data % 2 == 0) {op(data);}}void onHandle(int data) {printf("onHandle ...\n");}int main() {{srand(time(NULL));  // 初始化随机数生成器int radNum = rand() % 100;printf("radNum: %d\n", radNum);optFunc(radNum, onHandle);myPersion mp;//optFunc(1001, &mp.setCode);}{srand(time(NULL));  // 初始化随机数生成器int radNum = rand() % 100;printf("radNum: %d\n", radNum);optFunc2(radNum, onHandle);optFunc2(radNum, [](int x) {printf("lam ...\n");});myPersion mp;std::function<void(int)> fc = std::bind(&myPersion::setCode, &mp, std::placeholders::_1);optFunc2(10010, fc);}system("pause");return 0;}