Python回调函数用法实例

系统 209 0

Python回调函数用法实例

 

 

作者:no.body
链接:https://www.zhihu.com/question/19801131/answer/27459821

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):

  Python回调函数用法实例_第1张图片

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,底层再回过头来调用高层的过程。(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
                                                                                            
                                                                                              ) 
                                                                                              
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                                                                                                      ) 
                                                                                                      
                                                                                                        #当需要一个4k+1形式的奇数时 
                                                                                                        
                                                                                                          i 
                                                                                                          
                                                                                                            = 
                                                                                                            
                                                                                                              getOddNumber
                                                                                                              
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                                                                                                                    , 
                                                                                                                    
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                                                                                                                                  #当需要一个8k+1形式的奇数时 
                                                                                                                                  
                                                                                                                                    i 
                                                                                                                                    
                                                                                                                                      = 
                                                                                                                                      
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                                             
                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                                    
                                                                                                                                                                  
                                                                                                                                                                
                                                                                                                                                              
                                                                                                                                                            
                                                                                                                                                          
                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                    
                                                                                                                                                  
                                                                                                                                                
                                                                                                                                              
                                                                                                                                            
                                                                                                                                          
                                                                                                                                        
                                                                                                                                      
                                                                                                                                    
                                                                                                                                  
                                                                                                                                
                                                                                                                              
                                                                                                                            
                                                                                                                          
                                                                                                                        
                                                                                                                      
                                                                                                                    
                                                                                                                  
                                                                                                                
                                                                                                              
                                                                                                            
                                                                                                          
                                                                                                        
                                                                                                      
                                                                                                    
                                                                                                  
                                                                                                
                                                                                              
                                                                                            
                                                                                          
                                                                                        
                                                                                      
                                                                                    
                                                                                  
                                                                                
                                                                              
                                                                            
                                                                          
                                                                        
                                                                      
                                                                    
                                                                  
                                                                
                                                              
                                                            
                                                          
                                                        
                                                      
                                                    
                                                  
                                                
                                              
                                            
                                          
                                        
                                      
                                    
                                  
                                
                              
                            
                          
                        
                      
                    
                  
                

运行`callback_demp.py`,输出如下:
                  
                    3
5
9
                  
                

上面的代码里,给`getOddNumber`传入不同的回调函数,它的表现也不同,这就是回调机制的优势所在。值得一提的是,上面的第三个回调函数是一个匿名函数。

易被忽略的第三方

通过上面的论述可知,中间函数和回调函数是回调的两个必要部分,不过人们往往忽略了回调里的第三位要角,就是中间函数的调用者。绝大多数情况下,这个调用者可以和程序的主函数等同起来,但为了表示区别,我这里把它称为 起始函数 (如上面的代码中注释所示)。

之所以特意强调这个第三方,是因为我在网上读相关文章时得到一种印象,很多人把它简单地理解为两个个体之间的来回调用。譬如,很多中文网页在解释“回调”(callback)时,都会提到这么一句话:“If you call me, I will call you back.”我没有查到这句英文的出处。我个人揣测,很多人把起始函数和回调函数看作为一体,大概有两个原因:第一,可能是“回调”这一名字的误导;第二,给中间函数传入什么样的回调函数,是在起始函数里决定的。实际上,回调并不是“你我”两方的互动,而是ABC的三方联动。有了这个清楚的概念,在自己的代码里实现回调时才不容易混淆出错。

另外,回调实际上有两种:阻塞式回调和延迟式回调。两者的区别在于:阻塞式回调里,回调函数的调用一定发生在起始函数返回之前;而延迟式回调里,回调函数的调用有可能是在起始函数返回之后。这里不打算对这两个概率做更深入的讨论,之所以把它们提出来,也是为了说明强调起始函数的重要性。网上的很多文章,提到这两个概念时,只是笼统地说阻塞式回调发生在主调函数返回之前,却没有明确这个主调函数到底是起始函数还是中间函数,不免让人糊涂,所以这里特意说明一下。另外还请注意,本文中所举的示例均为阻塞式回调。延迟式回调通常牵扯到多线程。

 

在Python中的一些使用示例:

实例一

            
              import
            
            
               random as rd


            
            
              #
            
            
               -----------被调用方----------------------------
            
            
              def
            
             newRN(fn):  
            
              #
            
            
               生成10个[0,1)之间小数
            
            
    ns =
            
               []
    
            
            
              for
            
             i 
            
              in
            
             range(10
            
              ):
        n 
            
            = round(rd.random(), 2
            
              )
        ns.append(n)

    
            
            
              #
            
            
               不用直接 return, 因为调用方 通知不接返回结果
            
            
              #
            
            
               改成回调函数方式
            
            
    fn(ns)  
            
              #
            
            
               调用是调用方函数,这一操作称之为回调
            
            
              #
            
            
               ----------------调用方------------------------
            
            
              #
            
            
               定义回调函数
            
            
              def
            
             abc(*
            
              args):
    
            
            
              #
            
            
               进入到本函数内,意味着被调用方函数已执行完
            
            
              print
            
            (
            
              '
            
            
              生成数据成功
            
            
              '
            
            
              )
    
            
            
              print
            
            
              (args)
newRN(abc)
            
          

输出结果:

            
              生成数据成功
([
            
            0.27, 0.39, 0.81, 0.95, 0.78, 0.34, 0.89, 0.14, 0.19, 0.05],)
          

 

实例二

实例来源

我们来打个比方:

学校要进行出入管制了,告诉门卫发现宠物和车要上报(这个是回调函数注册),然后管理人员根据门卫的上报进行处理(这个是回调函数的执行)。

            
              import
            
            
               os,sys
Find
            
            =
            
              {
    
            
            
              '
            
            
              Type
            
            
              '
            
            :
            
              ''
            
            
              ,
    
            
            
              '
            
            
              Color
            
            
              '
            
            :
            
              ''
            
            
              ,
    
            
            
              '
            
            
              Size
            
            
              '
            
            :
            
              ''
            
            
              
}
            
            
              #
            
            
              定义汇报内容
            
            
              def
            
             CallFun(cmd,Find):
            
              #
            
            
              回调函数的定义,在这里处理各种回调情况
            
            
              if
            
             cmd==
            
              '
            
            
              Type
            
            
              '
            
            
              :
        
            
            
              if
            
             Find[
            
              '
            
            
              Type
            
            
              '
            
            ]==
            
              '
            
            
              Dog
            
            
              '
            
            
              or
            
             Find[
            
              '
            
            
              Type
            
            
              '
            
            ]==
            
              '
            
            
              Cat
            
            
              '
            
            
              :
            
            
            
              print
            
            
              '
            
            
              A Pet:
            
            
              '
            
            
              else
            
            
              :
            
            
            
              print
            
            
              '
            
            
              A Transport:
            
            
              '
            
            
              elif
            
             cmd==
            
              '
            
            
              Print
            
            
              '
            
            
              :
        
            
            
              print
            
            
               Find
    
            
            
              else
            
            
              :
        
            
            
              print
            
            
              '
            
            
              error
            
            
              '
            
            
              def
            
             GiveInfo(i):
            
              #
            
            
              该段是填报信息,可忽略
            
            
    type0=[
            
              '
            
            
              Dog
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              Cat
            
            
              '
            
            
              ]
    type1
            
            =[
            
              '
            
            
              Car
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              Truck
            
            
              '
            
            
              ]
    color0
            
            =[
            
              '
            
            
              Black
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              White
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              Pink
            
            
              '
            
            
              ]
    size0
            
            =[
            
              '
            
            
              Big
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              Middle
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              Small
            
            
              '
            
            
              ]
    t0
            
            =i % 2
    
            
              if
            
              t0==
            
               0:
        Find[
            
            
              '
            
            
              Type
            
            
              '
            
            ] = type0[i%2
            
              ]
    
            
            
              else
            
            
              :
        Find[
            
            
              '
            
            
              Type
            
            
              '
            
            ] = type1[i%2
            
              ]
    Find[
            
            
              '
            
            
              Color
            
            
              '
            
            ] = color0[i%3
            
              ]
    Find[
            
            
              '
            
            
              Size
            
            
              '
            
            ] = size0[i%3
            
              ]

            
            
              def
            
             FindObj(num,cmd,CallBackFun):
            
              #
            
            
              发现目标,启动回调函数
            
            
    GiveInfo(num)
            
              #
            
            
              门卫填报信息
            
            
    CallBackFun(cmd,Find)
            
              #
            
            
              启动回调函数
            
            
              if
            
            
              __name__
            
             == 
            
              '
            
            
              __main__
            
            
              '
            
            
              :
    cmds
            
            =[
            
              '
            
            
              Type
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              Print
            
            
              '
            
            ,
            
              '
            
            
              Try
            
            
              '
            
            
              ]
    
            
            
              for
            
             i 
            
              in
            
             range(0,10):
            
              #
            
            
              定义十次上报
            
            
              print
            
            
              '
            
            
              ----------%d-------------
            
            
              '
            
            %
            
              i
        FindObj(i,cmds[i
            
            %3],CallFun)
            
              #
            
            
              这里注册回调函数(就是告知门卫的过程)
            
          
          回调利于模块解耦。
        

 



 


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