Callback qua function pointer trong C

C không có class hay virtual method để dispatch callback theo kiểu OOP, nhưng có function pointer — cùng cơ chế ở tầng thấp hơn. Một callback trong C là một con trỏ tới hàm được lưu trong struct hoặc truyền làm tham số; caller invoke qua con trỏ đó như gọi hàm thường. Pattern này là cách C đạt được polymorphism động: cùng một parser/event loop/sort routine có thể chạy với behavior khác nhau tuỳ con trỏ được đăng ký.

Cấu trúc cơ bản

Khai báo trong header: kiểu con trỏ hàm là một phần của struct. Mỗi field con trỏ định nghĩa một “slot” mà người dùng có thể plug vào hành vi tuỳ chỉnh.

struct parser_t {
    char token[4096];
    enum STATE state;

    void (*on_method)(char*);
    void (*on_url)(char*);
    void (*on_header)(char*, char*);
    void (*on_headers_completed)(void);
    void (*on_body)(char*);
};

Người dùng đăng ký callback bằng cách gán con trỏ:

void my_on_method(char *m) { printf("Method: %s\n", m); }

struct parser_t parser;
parser.on_method = &my_on_method;

Parser invoke callback như gọi hàm bình thường, không cần (*parser.on_method)(token) vì C tự dereference con trỏ hàm khi đứng trước ():

parser->on_method(parser->token);

Ngữ nghĩa: late binding ở tầng C

Tại compile time parser không biết hàm cụ thể nào sẽ chạy — nó chỉ biết signature. Lúc runtime con trỏ được lookup từ struct và invoke. Đây là tương đương low-level của virtual table trong C++: cả hai đều là indirect call qua một con trỏ được set ở runtime, nhưng C++ tự sinh table, còn C bắt người dùng tự khai báo từng slot.

Một lợi điểm của pattern này so với hardcode: parser được tách rời khỏi consumer. Cùng một pparser_parse có thể được dùng để in ra stdout (như main.c), để build scope cho ASGI server, hay để build object cho ORM — chỉ cần đổi callback đăng ký.

Ứng dụng tiêu biểu

Function pointer callback là một trong những pattern phổ biến nhất trong C library:

qsort của libc — comparator là function pointer
signal() của POSIX — handler là function pointer
libuv — mọi event handler (read, write, timer, idle) đều là function pointer
GLib/GTK signal — callback đăng ký vào signal slot bằng function pointer
HTTP parser của Node.js (llhttp), libcurl, OpenSSL — đều theo pattern này

Đánh đổi cần biết

Pattern này gọn nhưng có vài điểm phải tự quản:

Lỗi NULL — quên gán callback thì invoke con trỏ NULL → segfault. Parser nên check if (parser->on_method != NULL) trước khi gọi, hoặc set default no-op handler.
Không có closure — C không capture được biến ngoài như JavaScript hay Python. Để truyền context, pattern thường thấy là kèm void* user_data vào callback signature: void (*on_method)(char*, void* user_data).
Lifetime của hàm callback — phải đảm bảo hàm còn tồn tại khi callback được gọi; không phải vấn đề với hàm tĩnh nhưng cần cẩn thận với function pointer trỏ tới hàm trong shared library bị unload.

Trải nghiệm cá nhân

Pattern này được dùng cụ thể trong http-parser — bản C song hành với HTTP parser Python trong gist; cả hai cùng một state machine, khác nhau ở chỗ Python dùng object có method còn C dùng struct chứa function pointer. Mục đích: thực hành cùng pattern trên hai ngôn ngữ để thấy rõ “kiểu OOP” thực ra là một dạng dressed-up của function pointer indirect call.

Callback qua function pointer trong C

Cấu trúc cơ bản

Ngữ nghĩa: late binding ở tầng C

Ứng dụng tiêu biểu

Đánh đổi cần biết

Trải nghiệm cá nhân

Nguồn tham khảo

Liên kết tri thức

Tags