详解C语言回调函数：如何用函数指针实现程序解耦

一、前言

在软件设计中，耦合性是用来衡量程序中各个模块之间相互关联程度的指标。这种关联度的高低，取决于模块间接口的复杂性、相互调用的方式，以及通过接口传递的信息种类。

编写高质量代码有两个核心追求：一是隔离变化，二是降低复杂度。而解耦，正是实现这两个目标的关键技术手段之一。它能让你的代码在面对需求变更时更加从容，结构也更清晰。

二、使用回调函数降低耦合

我们来通过一个具体的例子，看看回调函数是如何发挥解耦作用的。

问题描述：
需要实现一个 come_home 函数。它的功能是：传入一个出发时间，然后打印出回家的方式以及最终到家的时间。我们假设有两种回家方式：开车和走路。其中，开车回家需要1小时，走路回家则需要3小时。

功能分析：
由于回家方式不同，路上花费的时间也不同，从而导致到家的时间也不一样。我们可以把 come_home 函数内部的逻辑分为两部分：变化的部分和不变的部分。我们的目标是把变化的部分（即不同回家方式的具体逻辑）提取出来，封装成回调函数，从而达到隔离变化的目的。

• 变化部分： 输出具体的回家方式（如“开车”或“走路”），并根据出发时间，计算出对应的到家时间。
• 不变部分： 输出计算得到的到家时间。

这个设计思路的核心，在于利用C语言的函数指针，将可能变化的算法或行为“注入”到主流程中。想深入理解函数指针在C语言中的应用，可以到云栈社区的C/C++板块交流学习。

1、定义回调函数指针

首先，我们需要定义一个函数指针类型，来统一回调函数的“样子”。

typedef int (*on_arrival_t)(void* ctx, int departure_time);

这里，on_arrival_t 就是我们定义的回调函数指针类型。它指向一个函数，这个函数接收一个泛型上下文 ctx 和出发时间 departure_time 作为参数，并返回一个整型的到家时间。

2、编写come_home函数

接下来，编写主函数 come_home。它接受出发时间、一个回调函数以及一个可选的上下文参数。

void come_home(int departure_time, on_arrival_t on_arrival, void* ctx)
{
    int arrival_time = on_arrival(ctx, departure_time); /* 变化部分：调用回调函数计算到家时间 */
    printf(“arrival_time: %d\n”, arrival_time);   /* 不变部分：打印到家时间 */
}

可以看到，come_home 函数本身并不关心具体是怎么回家的。它只是“约定”了一个计算到家时间的接口（即回调函数），然后把具体的计算工作交给了传入的 on_arrival 函数去完成。这就是依赖倒置的一种体现，主流程依赖于一个抽象的接口，而非具体的实现。

3、实现具体的回调函数

现在，我们来提供两种具体的回家方式实现。

/* 开车回家 */
int on_drive(void* ctx, int departure_time){
    int arrival_time = departure_time + 1; /* 计算开车回家时间 */
    printf(“drive\n”);      /* 打印回家方式 */
    return arrival_time;
}

/* 走路回家 */
int on_walk(void* ctx, int departure_time){
    int arrival_time = departure_time + 3; /* 计算走路回家时间 */
    printf(“walk\n”);      /* 打印回家方式 */
    return arrival_time;
}

这两个函数都严格符合 on_arrival_t 类型的定义。它们封装了各自独特的业务逻辑：计算耗时和输出方式。

4、main函数

最后，在 main 函数中，我们可以灵活地使用不同的回调函数来调用 come_home。

int main(int argc, char* argv[])
{
    come_home(17, on_drive, NULL); /* 17点开车回家 */
    come_home(17, on_walk, NULL); /* 17点走路回家 */
    return 0;
}

5、输出

运行上述程序，你将会看到如下输出。这清晰地展示了同一主流程，通过注入不同的回调逻辑，产生了不同的行为结果。

通过这个简单的例子，我们演示了如何使用回调函数来解耦程序中的变化点。这种模式在事件驱动、异步编程、算法策略切换等场景中应用极为广泛，是理解和设计良好程序结构的重要基础。