C++如何实现回调函数？（函数指针与std::function）

C++回调函数核心是传递可调用逻辑，常用函数指针（轻量无状态）和std::function（灵活支持闭包与成员函数）；函数指针适用于固定签名、无捕获的C风格API或性能敏感场景。

在C++中实现回调函数，核心是把“一段可调用的逻辑”作为参数传给另一个函数，让后者在合适时机执行它。常用方式有两种：传统函数指针（轻量、无状态）和 std::function（灵活、支持闭包与成员函数）。

用函数指针实现简单回调

函数指针适合固定签名、无捕获需求的场景，比如 C 风格 API 的兼容或性能敏感路径。

定义方式是声明一个指向特定参数/返回类型的函数的指针类型：

void on_click(int x, int y) {
    std::cout << "Clicked at (" << x << ", " << y << ")\n";
}
// 类型别名，提高可读性
using ClickHandler = void(*)(int, int);
void register_click_handler(ClickHandler handler) {
// 保存或立即调用
if (handler) handler(100, 200);
}

调用时直接传函数名（自动退化为指针）：

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register_click_handler(on_click);

⚠️ 注意：函数指针不能绑定局部变量、lambda（除非无捕获且显式转函数指针）、成员函数。

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用 std::function 实现通用回调

std::function 是类型擦除容器，能容纳任意可调用对象（普通函数、lambda、bind 表达式、成员函数指针等），只要签名匹配。

使用前需包含头文件：#include

典型用法：

#include 
#include 
void run_callback(std::function cb) {
if (cb) cb(42);
}
int main() {
// 普通函数
run_callback([](int x) { std::cout << "Lambda: " << x << "\n"; });
// 带捕获的 lambda（函数指针做不到）
int offset = 10;
run_callback([offset](int x) { std::cout << "With offset: " << x + offset << "\n"; });

// 绑定成员函数
struct Button {
    void click(int code) { std::cout << "Button code: " << code << "\n"; }
};
Button btn;
run_callback(std::bind(&Button::click, &btn, std::placeholders::_1));
}
处理成员函数回调
类成员函数有隐式 this 参数，不能直接当函数指针用。常见解法有三种：


用 std::function + lambda 捕获 this：最直观，推荐用于类内回调注册

用 std::bind 绑定对象和成员函数：明确表达绑定关系，但语法稍冗长

静态成员函数 + void* 用户数据：C 风格兼容方案，需手动管理生命周期，易出错

例如，在类中注册自身方法为回调：
class EventManager {
public:
    void set_handler(std::function h) { handler_ = std::move(h); }
    void trigger() { if (handler_) handler(); }
private:
std::function handler_;
};
struct MyWidget {
void handle_event() { std::cout << "Handled!\n"; }
void setup() {
    EventManager mgr;
    // 捕获 this，安全调用成员函数
    mgr.set_handler([this]() { this->handle_event(); });
    mgr.trigger();
}
};
选择建议与注意事项

只调用全局/静态函数，且追求零开销 → 选函数指针
需要 lambda、成员函数、状态捕获或统一接口 → 必选 std::function


std::function 有轻微运行时开销（类型擦除、可能堆分配），但现代编译器对简单 lambda 常做优化
避免存储临时 lambda 的 std::function 并长期持有——若 lambda 捕获了局部变量，对象销毁后调用会崩溃
考虑用模板参数替代 std::function 实现编译期多态（如接受任意 Callable），进一步避免运行时成本