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什么是回调函数

什么是回调函数?

我们绕点远路来回答这个问题。

编程分为两类:系统编程(system programming)和应用编程(application programming)。所谓系统编程,简单来说,就是编写;而应用编程就是利用写好的各种库来编写具某种功用的程序,也就是应用。系统程序员会给自己写的库留下一些接口,即API(application programming interface,应用编程接口),以供应用程序员使用。所以在抽象层的图示里,库位于应用的底下。

当程序跑起来时,一般情况下,应用程序(application program)会时常通过API调用库里所预先备好的函数。但是有些库函数(library function)却要求应用先传给它一个函数,好在合适的时候调用,以完成目标任务。这个被传入的、后又被调用的函数就称为回调函数(callback function)。

打个比方,有一家旅馆提供叫醒服务,但是要求旅客自己决定叫醒的方法。可以是打客房电话,也可以是派服务员去敲门,睡得死怕耽误事的,还可以要求往自己头上浇盆水。这里,“叫醒”这个行为是旅馆提供的,相当于库函数,但是叫醒的方式是由旅客决定并告诉旅馆的,也就是回调函数。而旅客告诉旅馆怎么叫醒自己的动作,也就是把回调函数传入库函数的动作,称为 登记回调函数(to register a callback function)。如下图所示(图片来源:维基百科):


可以看到,回调函数通常和应用处于同一抽象层(因为传入什么样的回调函数是在应用级别决定的)。而回调就成了一个高层调用底层,底层再过头来用高层的过程。(我认为)这应该是回调最早的应用之处,也是其得名如此的原因。

回调机制的优势

从上面的例子可以看出,回调机制提供了非常大的灵活性。请注意,从现在开始,我们把图中的库函数改称为中间函数了,这是因为回调并不仅仅用在应用和库之间。任何时候,只要想获得类似于上面情况的灵活性,都可以利用回调。

这种灵活性是怎么实现的呢?乍看起来,回调似乎只是函数间的调用,但仔细一琢磨,可以发现两者之间的一个关键的不同:在回调中,我们利用某种方式,把回调函数像参数一样传入中间函数。可以这么理解,在传入一个回调函数之前,中间函数是不完整的。换句话说,程序可以在运行时,通过登记不同的回调函数,来决定、改变中间函数的行为。这就比简单的函数调用要灵活太多了。请看下面这段Python写成的回调的简单示例:

`even.py`
#回调函数1
#生成一个2k形式的偶数
def double(x): return x * 2 #回调函数2 #生成一个4k形式的偶数 def quadruple(x): return x * 4 

`callback_demo.py`
from even import *

#中间函数 #接受一个生成偶数的函数作为参数 #返回一个奇数 def getOddNumber(k, getEvenNumber): return 1 + getEvenNumber(k) #起始函数,这里是程序的主函数 def main(): k = 1 #当需要生成一个2k+1形式的奇数时 i = getOddNumber(k, double) print(i) #当需要一个4k+1形式的奇数时 i = getOddNumber(k, quadruple) print(i) #当需要一个8k+1形式的奇数时 i = getOddNumber(k, lambda x: x * 8) print(i) if __name__ == "__main__": main()

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