回調函數的定義和使用

2019-11-08 03:07:11

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作者：橋頭堡鏈接：https://www.zhihu.com/question/19801131/answer/27459821來源：知乎著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。什么是回調函數？我們繞點遠路來回答這個問題。編程分為兩類：系統編程（system PRogramming）和應用編程（application programming）。所謂系統編程，簡單來說，就是編寫庫；而應用編程就是利用寫好的各種庫來編寫具某種功用的程序，也就是應用。系統程序員會給自己寫的庫留下一些接口，即API（application programming interface，應用編程接口），以供應用程序員使用。所以在抽象層的圖示里，庫位于應用的底下。當程序跑起來時，一般情況下，應用程序（application program）會時常通過API調用庫里所預先備好的函數。但是有些庫函數（library function）卻要求應用先傳給它一個函數，好在合適的時候調用，以完成目標任務。這個被傳入的、后又被調用的函數就稱為回調函數（callback function）。打個比方，有一家旅館提供叫醒服務，但是要求旅客自己決定叫醒的方法。可以是打客房電話，也可以是派服務員去敲門，睡得死怕耽誤事的，還可以要求往自己頭上澆盆水。這里，“叫醒”這個行為是旅館提供的，相當于庫函數，但是叫醒的方式是由旅客決定并告訴旅館的，也就是回調函數。而旅客告訴旅館怎么叫醒自己的動作，也就是把回調函數傳入庫函數的動作，稱為登記回調函數（to register a callback function）。如下圖所示（圖片來源：維基百科）：可以看到，回調函數通常和應用處于同一抽象層（因為傳入什么樣的回調函數是在應用級別決定的）。而回調就成了一個高層調用底層，底層再回過頭來調用高層的過程。（我認為）這應該是回調最早的應用之處，也是其得名如此的原因。回調機制的優勢從上面的例子可以看出，回調機制提供了非常大的靈活性。請注意，從現在開始，我們把圖中的庫函數改稱為中間函數了，這是因為回調并不僅僅用在應用和庫之間。任何時候，只要想獲得類似于上面情況的靈活性，都可以利用回調。這種靈活性是怎么實現的呢？乍看起來，回調似乎只是函數間的調用，但仔細一琢磨，可以發現兩者之間的一個關鍵的不同：在回調中，我們利用某種方式，把回調函數像參數一樣傳入中間函數。可以這么理解，在傳入一個回調函數之前，中間函數是不完整的。換句話說，程序可以在運行時，通過登記不同的回調函數，來決定、改變中間函數的行為。這就比簡單的函數調用要靈活太多了。請看下面這段Python寫成的回調的簡單示例：`even.py`#回調函數1#生成一個2k形式的偶數def double(x): return x * 2 #回調函數2#生成一個4k形式的偶數def quadruple(x): return x * 4`callback_demo.py`from even import *#中間函數#接受一個生成偶數的函數作為參數#返回一個奇數def getOddNumber(k, getEvenNumber): return 1 + getEvenNumber(k) #起始函數，這里是程序的主函數def main(): k = 1 #當需要生成一個2k+1形式的奇數時 i = getOddNumber(k, double) print(i) #當需要一個4k+1形式的奇數時 i = getOddNumber(k, quadruple) print(i) #當需要一個8k+1形式的奇數時 i = getOddNumber(k, lambda x: x * 8) print(i) if __name__ == "__main__": main()運行`callback_demp.py`，輸出如下：359上面的代碼里，給`getOddNumber`傳入不同的回調函數，它的表現也不同，這就是回調機制的優勢所在。值得一提的是，上面的第三個回調函數是一個匿名函數。易被忽略的第三方通過上面的論述可知，中間函數和回調函數是回調的兩個必要部分，不過人們往往忽略了回調里的第三位要角，就是中間函數的調用者。絕大多數情況下，這個調用者可以和程序的主函數等同起來，但為了表示區別，我這里把它稱為起始函數（如上面的代碼中注釋所示）。之所以特意強調這個第三方，是因為我在網上讀相關文章時得到一種印象，很多人把它簡單地理解為兩個個體之間的來回調用。譬如，很多中文網頁在解釋“回調”（callback）時，都會提到這么一句話：“If you call me, I will call you back.”我沒有查到這句英文的出處。我個人揣測，很多人把起始函數和回調函數看作為一體，大概有兩個原因：第一，可能是“回調”這一名字的誤導；第二，給中間函數傳入什么樣的回調函數，是在起始函數里決定的。實際上，回調并不是“你我”兩方的互動，而是ABC的三方聯動。有了這個清楚的概念，在自己的代碼里實現回調時才不容易混淆出錯。另外，回調實際上有兩種：阻塞式回調和延遲式回調。兩者的區別在于：阻塞式回調里，回調函數的調用一定發生在起始函數返回之前；而延遲式回調里，回調函數的調用有可能是在起始函數返回之后。這里不打算對這兩個概率做更深入的討論，之所以把它們提出來，也是為了說明強調起始函數的重要性。網上的很多文章，提到這兩個概念時，只是笼統地說阻塞式回調發生在主調函數返回之前，卻沒有明確這個主調函數到底是起始函數還是中間函數，不免讓人糊涂，所以這里特意說明一下。另外還請注意，本文中所舉的示例均為阻塞式回調。延遲式回調通常牽扯到多線程，我自己還沒有完全搞明白，所以這里就不多說了。轉自知乎：https://www.zhihu.com/question/19801131

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