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用 C 语言实现的回调函数案例，涵盖基础用法及不同消息机制（GUI 模拟、网络请求模拟、状态机、消息队列）

news 2025/11/6 15:42:43

以下是用 C 语言实现的回调函数案例，涵盖基础用法及不同消息机制（GUI 模拟、网络请求模拟、状态机、消息队列），包含详细注释和解释。

一、回调函数基础用法（计算器示例）

核心思想：将运算函数作为参数传递给主函数，实现逻辑解耦。

#include <stdio.h>// 回调函数类型定义：规定回调函数的参数和返回值
typedef int (*CalculateCallback)(int, int);// 回调函数1：加法
int add(int a, int b) {return a + b;
}// 回调函数2：减法
int subtract(int a, int b) {return a - b;
}// 主函数：接收回调函数并执行
int calculate(int a, int b, CalculateCallback callback) {// 调用回调函数处理数据return callback(a, b);
}int main() {// 传递不同的回调函数，实现不同运算printf("5 + 3 = %d\n", calculate(5, 3, add));       // 输出：8printf("5 - 3 = %d\n", calculate(5, 3, subtract));  // 输出：2return 0;
}

解释：

typedef int (*CalculateCallback)(int, int) 定义了回调函数类型，约束回调函数必须接收两个int参数并返回int。
calculate函数通过参数接收回调函数，实现了 “调用逻辑” 与 “具体运算逻辑” 的分离，后续新增乘法、除法只需添加新的回调函数，无需修改calculate。

二、模拟 GUI 事件消息（按钮点击、文本输入）

机制：用户操作（如点击按钮）触发事件，回调函数响应事件。C 语言无原生 GUI 库，此处用输入模拟事件。

#include <stdio.h>
#include <string.h>// 回调函数类型：处理按钮点击（无参数）
typedef void (*ButtonCallback)();
// 回调函数类型：处理文本输入（带字符串参数）
typedef void (*TextCallback)(const char*);// 按钮回调函数：点击后提示
void onButtonClick() {printf("[GUI事件] 按钮被点击了！\n");
}// 文本输入回调函数：打印输入内容
void onTextInput(const char* text) {printf("[GUI事件] 输入内容：%s\n", text);
}// 模拟GUI组件：绑定回调并触发事件
void simulateGUI() {ButtonCallback btnCallback = onButtonClick;TextCallback textCallback = onTextInput;// 模拟用户操作：先点击按钮，再输入文本printf("请输入操作（1=点击按钮，2=输入文本）：");int op;scanf("%d", &op);if (op == 1) {btnCallback();  // 触发按钮事件} else if (op == 2) {printf("请输入文本：");char text[100];scanf("%s", text);textCallback(text);  // 触发文本输入事件}
}int main() {simulateGUI();return 0;
}

解释：

定义两种回调类型分别处理 “无参数事件”（按钮点击）和 “带参数事件”（文本输入）。
simulateGUI函数模拟 GUI 框架的事件绑定逻辑，用户操作通过输入触发，最终调用对应的回调函数响应。

三、模拟网络请求消息（异步回调）

机制：网络请求耗时，通过多线程模拟异步操作，请求完成后调用回调处理响应。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 网络响应结构体：模拟HTTP响应数据
typedef struct {int status_code;  // 状态码（200=成功，404=失败）char content[1024];  // 响应内容
} HttpResponse;// 回调函数类型：处理网络响应
typedef void (*HttpCallback)(HttpResponse*);// 回调函数：处理成功/失败的响应
void handleHttpResponse(HttpResponse* resp) {if (resp->status_code == 200) {printf("[网络响应] 成功！内容：%s\n", resp->content);} else {printf("[网络响应] 失败！状态码：%d\n", resp->status_code);}free(resp);  // 释放动态分配的响应内存
}// 线程函数：模拟异步网络请求（内部调用回调）
void* asyncRequest(void* arg) {HttpCallback callback = (HttpCallback)arg;  // 获取回调函数// 模拟网络请求耗时（1秒）printf("[网络请求] 正在发送请求...\n");sleep(1);// 构造响应数据（模拟成功/失败）HttpResponse* resp = (HttpResponse*)malloc(sizeof(HttpResponse));resp->status_code = 200;  // 可改为404测试失败场景strcpy(resp->content, "这是服务器返回的数据");// 请求完成，调用回调处理结果callback(resp);return NULL;
}// 发送异步请求的接口
void sendRequest(HttpCallback callback) {pthread_t tid;// 创建线程执行异步请求，传入回调函数作为参数pthread_create(&tid, NULL, asyncRequest, (void*)callback);pthread_detach(tid);  // 线程分离，自动释放资源
}int main() {sendRequest(handleHttpResponse);printf("[主线程] 请求已发送，继续执行其他任务...\n");sleep(2);  // 等待异步任务完成（实际开发中无需主动sleep）return 0;
}

编译运行：需链接 pthread 库（gcc test.c -o test -lpthread）。

解释：

用pthread模拟异步网络请求，主线程调用sendRequest后不阻塞，继续执行其他逻辑。
网络请求完成后，在子线程中调用handleHttpResponse回调函数处理响应，实现 “请求发起” 与 “结果处理” 的异步解耦。

四、设备状态机消息（状态变更回调）

机制：设备状态（启动、运行、故障）变更时，通过回调通知并处理对应状态。

#include <stdio.h>// 状态枚举：定义设备可能的状态
typedef enum {STATE_START,    // 启动STATE_RUNNING,  // 运行STATE_ERROR     // 故障
} DeviceState;// 回调函数类型：处理不同状态（带参数）
typedef void (*StateCallback)(int param);  // param：状态参数（如速度、错误码）// 状态回调函数：启动状态（无参数，param忽略）
void onStart(int unused) {printf("[设备状态] 启动中：初始化传感器...\n");
}// 状态回调函数：运行状态（param=速度）
void onRunning(int speed) {printf("[设备状态] 运行中：当前速度 %d rpm\n", speed);
}// 状态回调函数：故障状态（param=错误码）
void onError(int errorCode) {printf("[设备状态] 故障：错误码 %d，请检修！\n", errorCode);
}// 设备结构体：存储状态和对应回调
typedef struct {StateCallback callbacks[3];  // 索引对应State枚举
} Device;// 初始化设备：绑定状态与回调
void deviceInit(Device* dev) {dev->callbacks[STATE_START] = onStart;dev->callbacks[STATE_RUNNING] = onRunning;dev->callbacks[STATE_ERROR] = onError;
}// 变更设备状态：触发对应回调
void deviceSetState(Device* dev, DeviceState state, int param) {if (state >= 0 && state < 3) {  // 检查状态合法性dev->callbacks[state](param);  // 调用对应回调并传递参数}
}int main() {Device dev;deviceInit(&dev);// 模拟设备状态变更deviceSetState(&dev, STATE_START, 0);       // 启动deviceSetState(&dev, STATE_RUNNING, 3000);  // 运行（速度3000）deviceSetState(&dev, STATE_ERROR, 502);     // 故障（错误码502）return 0;
}

解释：

用枚举DeviceState定义设备状态，结构体Device存储每个状态对应的回调函数。
deviceSetState函数根据状态索引调用对应回调，实现 “状态变更” 与 “状态处理” 的分离，新增状态只需添加枚举和回调，无需修改状态机核心逻辑。

五、消息队列（生产者 - 消费者模型）

机制：生产者生产消息放入队列，消费者线程循环取消息并通过回调处理。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>#define QUEUE_SIZE 5  // 队列最大容量// 消息结构体
typedef struct {char data[100];  // 消息内容
} Message;// 消息队列结构体
typedef struct {Message queue[QUEUE_SIZE];int front;       // 队头索引int rear;        // 队尾索引int count;       // 当前消息数pthread_mutex_t mutex;  // 互斥锁（保护队列操作）pthread_cond_t cond;    // 条件变量（通知消费者）
} MessageQueue;// 回调函数类型：处理消息
typedef void (*MessageCallback)(const Message*);// 初始化消息队列
void queueInit(MessageQueue* q) {q->front = 0;q->rear = 0;q->count = 0;pthread_mutex_init(&q->mutex, NULL);pthread_cond_init(&q->cond, NULL);
}// 入队操作（生产者调用）
void queuePush(MessageQueue* q, const Message* msg) {pthread_mutex_lock(&q->mutex);// 等待队列非满while (q->count == QUEUE_SIZE) {pthread_cond_wait(&q->cond, &q->mutex);}// 放入消息strcpy(q->queue[q->rear].data, msg->data);q->rear = (q->rear + 1) % QUEUE_SIZE;q->count++;pthread_cond_signal(&q->cond);  // 通知消费者pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
}// 出队操作（消费者调用）
int queuePop(MessageQueue* q, Message* msg) {pthread_mutex_lock(&q->mutex);// 等待队列非空while (q->count == 0) {pthread_cond_wait(&q->cond, &q->mutex);}// 取出消息strcpy(msg->data, q->queue[q->front].data);q->front = (q->front + 1) % QUEUE_SIZE;q->count--;pthread_cond_signal(&q->cond);  // 通知生产者pthread_mutex_unlock(&q->mutex);return 1;
}// 消息处理回调函数
void processMessage(const Message* msg) {printf("[消费消息] 处理：%s（耗时1秒）\n", msg->data);sleep(1);  // 模拟处理耗时
}// 消费者线程函数：循环取消息并调用回调
void* consumer(void* arg) {MessageQueue* q = (MessageQueue*)arg;Message msg;while (1) {queuePop(q, &msg);// 检查退出消息if (strcmp(msg.data, "exit") == 0) {printf("[消费者] 收到退出信号，停止运行\n");break;}processMessage(&msg);  // 调用回调处理消息}return NULL;
}// 生产者：生成消息并放入队列
void producer(MessageQueue* q) {Message msgs[4] = {{"消息1：设备温度正常"},{"消息2：电压稳定"},{"消息3：网络连接成功"},{"exit"}  // 退出信号};for (int i = 0; i < 4; i++) {printf("[生产消息] 发送：%s\n", msgs[i].data);queuePush(q, &msgs[i]);sleep(0.5);  // 模拟间隔生产}
}int main() {MessageQueue q;queueInit(&q);// 启动消费者线程pthread_t tid;pthread_create(&tid, NULL, consumer, &q);// 生产者生产消息producer(&q);// 等待消费者结束pthread_join(tid, NULL);// 清理资源pthread_mutex_destroy(&q->mutex);pthread_cond_destroy(&q->cond);return 0;
}

编译运行：gcc queue.c -o queue -lpthread

解释：