如何写好C语言之回调函数
回调函数即常说的callback，C语言开发过程中，用好回调函数可以开发出高内聚低耦合的模块代码，事实上回调函数也是解除模块之间耦合的常用方法。本文介绍几种在开发实践中用到回到函数几种情况。
遍历回调
假设现在有一个容器模块，里面存储有数据，现在我们需要遍历容器里面的数据来做一下事情(比如统计容器里大于2的元素个数)，为了不暴露容器的实现细节，容器模块可以提供一个遍历所有元素的API给用户，这个API的的原型如下：
/**
* @brief 遍历容器里所有的元素
*
* @param p_container 容器指针
* @param cb 回调函数
* @param user_data 回调函数用户数据
* @return int 返回值
*/
int container_each_element(void *p_container, void (*cb)(void *element, void *user_data), void *user_data);
一般提供回调函数参数的API都会提供一个额外的参数user_data，这个参数会在用户调用这个API的时候由用户传入，API回调时再传给用户，这个参数可以提供很多上下文的东西，待会我们会提到，下面我们看看回到函数的原型：
/**
* @brief 用户处理数据的函数
*
* @param element 容器里的元素
* @param user_data 用户的回到函数数据。
*/
void user_callback(void *element, void *user_data);
回调函数第一个参数是当前遍历到的容器里的元素，第二个参数就是API回传给用户的数据，为了更清晰的了解这种使用方法，下面我们来举个例子，我们先实现一个简单的存储固定数量整型数的容器：
typedef struct
{
int *p;
int count;
}sample_container_t;
sample_container_t *sample_container_create(int size)
{
sample_container_t *p = malloc(sizeof(sample_container_t) + size * sizeof(int))；
p->p = ((char *)p) + sizeof(sample_container_t);
p->count = 0;
return p;
}
void sample_container_destory(void *p)
{
free(p);
}
//加一个数据
int sample_container_add(sample_container_t *p_container, int ele)
{
p_container->p[p_container->count++] = ele;
}
//删除最后一个数据
int sample_container_del(sample_container_t *p_container)
{
p_container->count--;
}
//遍历容器
int sample_container_each_element(sample_container_t *p_container, void (*cb)(int element, void *user_data), void *user_data)
{
for(int i = 0; i < p_container->count, i++)
{
cb(p_container->p[i], user_data);
}
}
针对这个容器，我们想计算一下这个容器里大于某个数的数据有多少个，那么我们可以实现下面的回调函数：
typedef struct
{
int gt;
int count;
}user_data_t;
void statistic_container_gt(int ele, void *user_data)
{
user_data_t *p = (user_data_t *)user_data;
if (ele > p->gt)
{
p->count++;
}
}
int main()
{
sample_container_t *p = sample_container_create(100);
sample_container_add(p, 1);
sample_container_add(p, 4);
///计算大于2的数的个数
user_data_t user_data = {2, 0};
sample_container_each_element(p, statistic_container_gt, &user_data);
printf("The count of gt 2 is:\n", user_data.count);
}
这样做有两个好处：
- 处理数据模块不用关心容器的实现细节，容器的任何改动都不会引起数据处理函数的修改。
- 想对于容器直接提供API实现这样的功能，更加灵活，完全独立于业务逻辑。比如像计算容器里偶数的个数，只要在写一个回调函数就可以了，不用修改容器模块。
事件通知
在开发过程中，各个模块之间的通信是避免不了的，一般最简单的方法就是调用另外一个模块的API，告诉对方放生了什么事件。比如有一个监控一系统服务状态模块，如果发现某个服务处理不可用状态，要通知运维模块来处理这个时间。按照最直接的办法就是下面的伪代码：
int monitor_check_server_status(server_t *servers, int count)
{
while(1)
{
for(int i =0; i < count; i++)
{
if (is_server_unavailable(servers[i]))
{
///直接调用运维模块API
notify_ops_unavailable(&servers[i]);
}
}
sleep(1);
}
}
这样做基本可以实现功能，但是有两个缺点：
- 耦合度高：直接调用运维模块的API导致两个模块产生紧耦合，实际开发过程中，如果运维模块还没有开发完成，那么我们是无法进行调试或者开发的。
- 扩展性差：如果在后期维护过程中，需要通知更多的模块，那么我们就需要修改代码，添加更多的API调用。
那么我们引进回调函数，看看有什么样子的效果。首先这种情况下，监控服务模块应该提供两个API：
- 注册回调函数：
monitor_add_unavailable_callback() - 撤销回调函数:
monitor_del_unavailable_callback()
按照这个模式，我们简单实现以下监控服务模块的callback版本。
typedef void (*server_unavailable_callback_t)(server_t *s);
#define MAX_CALLBACKS_NUMBER 10
static server_unavaliable_t unavailable_callbacks[MAX_CALLBACK_NUMBER];
static int cb_count = 0;
int monitor_add_unavailable_callback(server_unavailable_callback_t cb)
{
if (cb_count < MAX_CALLBACKS_NUMBER)
{
unavailable_callbacks[cb_count++] = cb;
}
}
int monitor_del_unavailable_callback(server_unavailable_callback_t cb)
{
for(int i = 0; i < cb_count; i++)
{
if (unavailable_callbacks[i] == cb)
{
unavaiable_callbacks[i] = NULL;
}
}
}
int monitor_check_server_status(server_t *servers, int count)
{
while(1)
{
for(int i =0; i < count; i++)
{
if (is_server_unavailable(&servers[i]))
{
for (int i = 0; i < cb_count; i++)
{
if (unavailable_callbacks[i] != NULL)
{
unavailable_callbacks[i](&servers[i])
}
}
}
}
sleep(1);
}
}
这样实现就完全解决了上面提到的两个问题：
- 不依赖于任何模块，测试开发独立进行，都是只是进行联调就可以
- 如果需要通知更多的模块，根本不需要修改代码，只是在初始化的时候添加callback就可以了。
