C語言中的函數(shù)指針基礎(chǔ)學習教程
顧名思義,函數(shù)指針就是函數(shù)的指針。它是一個指針,指向一個函數(shù)??蠢樱?/p>
A)
char * (*fun1)(char * p1,char * p2);
B)
char * *fun2(char * p1,char * p2);
C)
char * fun3(char * p1,char * p2);
看看上面三個表達式分別是什么意思?
C)這很容易,fun3是函數(shù)名,p1,p2是參數(shù),其類型為char *型,函數(shù)的返回值為char *類型。
B) 也很簡單,與C)表達式相比,唯一不同的就是函數(shù)的返回值類型為char**,是個二級指針。
A) fun1是函數(shù)名嗎?回憶一下前面講解數(shù)組指針時的情形。我們說數(shù)組指針這么定義或許更清晰:
int (*)[10] p;
再看看A)表達式與這里何其相似!明白了吧。這里fun1不是什么函數(shù)名,而是一個指針變量,它指向一個函數(shù)。這個函數(shù)有兩個指針類型的參數(shù),函數(shù)的返回值也是一個指針。同樣,我們把這個表達式改寫一下:
char * (*)(char * p1,char * p2) fun1;
這樣子是不是好看一些呢?只可惜編譯器不這么想。^_^。
函數(shù)指針和一個簡單的函數(shù)
我們從一個非常簡單的”Hello World“函數(shù)入手,來見識一下怎樣創(chuàng)建一個函數(shù)指針。
#include <stdio.h> // 函數(shù)原型 void sayHello(); //函數(shù)實現(xiàn) void sayHello(){ printf("hello world\n"); } // main函數(shù)調(diào)用 int main() { sayHello(); }
我們定義了一個名為sayHello的函數(shù),它沒有返回值也不接受任何參數(shù)。當我們在main函數(shù)中調(diào)用它的時候,它向屏幕輸出出”hello world“。非常簡單。接下來,我們改寫一下main函數(shù),之前直接調(diào)用的sayHello函數(shù),現(xiàn)在改用函數(shù)指針來調(diào)用它。
int main() { void (*sayHelloPtr)() = sayHello; (*sayHelloPtr)(); }
第二行void (*sayHelloPtr)()的語法看起來有些奇怪,我們來一步一步分析。
這里,關(guān)鍵字void的作用是說我們創(chuàng)建了一個函數(shù)指針,并讓它指向了一個返回void(也就是沒有返回值)的函數(shù)。
就像其他任何指針都必須有一個名稱一樣,這里sayHelloPtr被當作這個函數(shù)指針的名稱。
我們用*符號來表示這是一個指針,這跟聲明一個指向整數(shù)或者字符的指針沒有任何區(qū)別。
*sayHelloPtr兩端的括號是必須的,否則,上述聲明變成void *sayHelloPtr(),*會優(yōu)先跟void結(jié)合,變成了一個返回指向void的指針的普通函數(shù)的聲明。因此,函數(shù)指針聲明的時候不要忘記加上括號,這非常關(guān)鍵。
參數(shù)列表緊跟在指針名之后,這個例子中由于沒有參數(shù),所以是一對空括號()。
將上述要點結(jié)合起來,void (*syaHelloPtr)()的意義就非常清楚了,這是一個函數(shù)指針,它指向一個不接收參數(shù)且沒有返回值的函數(shù)。
在上面的第二行代碼,即void (*sayHelloPtr)() = sayHello;,我們將sayHello這個函數(shù)名賦給了我們新建的函數(shù)指針。關(guān)于函數(shù)名的更多細節(jié)我們會在下文中討論,現(xiàn)在暫時可以將其看作一個標簽,它代表函數(shù)的地址,并且可以賦值給函數(shù)指針。這就跟語句int *x = &myint;中我們把myint的地址賦給一個指向整數(shù)的指針一樣。只是當我們考慮函數(shù)的時候,我們不需要加上一個取地址符&。簡而言之,函數(shù)名就是它的地址。接著看第三行,我們用代碼'(*sayHelloPtr)();·‘解引用并調(diào)用了函數(shù)指針。
在第二行被聲明之后,sayHelloPtr作為函數(shù)指針的名稱,跟其他任何指針沒有差別,能夠儲值和賦值。
我們對sayHelloPtr解引用的方式也與其他任何指針一樣,即在指針之前使用解引用符*,也就是代碼中的*sayHelloPtr。
同樣的,我們需要在其兩端加上括號,即(*sayHelloPtr),否則它就不被當做一個函數(shù)指針。因此,記得聲明和解引用的時候都要在兩端加上括號。
括號操作符用于C語言中的函數(shù)調(diào)用,如果有參數(shù)參與,就將其放入括號中。這對于函數(shù)指針也是相似的,即代碼中的(*sayHelloPtr)()。
這個函數(shù)沒有返回值,也就沒有必要將它賦值給任何變量。單獨來說,這個調(diào)用跟sayHello()沒什么兩樣。
接下來,我們再對函數(shù)稍加修改。你會看到函數(shù)指針奇怪的語法,以及用調(diào)用普通函數(shù)的方法來調(diào)用賦值后函數(shù)指針的現(xiàn)象。
int main() { void (*sayHelloPtr)() = sayHello; sayHelloPtr(); }
跟之前一樣,我們將sayHello函數(shù)賦給函數(shù)指針。但是這一次,我們用調(diào)用普通函數(shù)的方法調(diào)用了它。稍后討論函數(shù)名的時候我會解釋這一現(xiàn)象,現(xiàn)在只需要知道(*syaHelloPtr)()和syaHelloPtr()是相同的即可。
帶參數(shù)的函數(shù)指針
好了,這一次我們來創(chuàng)建一個新的函數(shù)指針吧。它指向的函數(shù)仍然不返回任何值,但有了參數(shù)。
#include <stdio.h> //函數(shù)原型 void subtractAndPrint(int x, int y); //函數(shù)實現(xiàn) void subtractAndPrint(int x, int y) { int z = x - y; printf("Simon says, the answer is: %d\n", z); } //main函數(shù)調(diào)用 int main() { void (*sapPtr)(int, int) = subtractAndPrint; (*sapPtr)(10, 2); sapPtr(10, 2); }
跟之前一樣,代碼包括函數(shù)原型,函數(shù)實現(xiàn)和在main函數(shù)中通過函數(shù)指針執(zhí)行的語句。原型和實現(xiàn)中的特征標變了,之前的sayHello函數(shù)不接受任何參數(shù),而這次的函數(shù)subtractAndPrint接受兩個int作為參數(shù)。它將兩個參數(shù)做一次減法,然后輸出到屏幕上。
在第14行,我們通過'(*sapPtr)(int, int)'創(chuàng)建了sapPtr這個函數(shù)指針,與之前的區(qū)別僅僅是用(int, int)代替了原來的空括號。而這與新函數(shù)的特征標相符。
在第15行,解引用和執(zhí)行函數(shù)的方式與之前完全相同,只是在括號中加入了兩個參數(shù),變成了(10, 2)。
在第16行,我們用調(diào)用普通函數(shù)的方法調(diào)用了函數(shù)指針。
帶參數(shù)且有返回值的函數(shù)指針
這一次,我們把subtractAndPrint函數(shù)改成一個名為subtract的函數(shù),讓它把原本輸出到屏幕上的結(jié)果作為返回值。
#include <stdio.h> // 函數(shù)原型 int subtract(int x, int y); // 函數(shù)實現(xiàn) int subtract(int x, int y) { return x - y; } // main函數(shù)調(diào)用 int main() { int (*subtractPtr)(int, int) = subtract; int y = (*subtractPtr)(10, 2); printf("Subtract gives: %d\n", y); int z = subtractPtr(10, 2); printf("Subtract gives: %d\n", z); }
這與subtractAndPrint函數(shù)非常相似,只是subtract函數(shù)返回了一個整數(shù)而已,特征標也理所當然的不一樣了。
在第13行,我們通過int (*subtractPtr)(int, int)創(chuàng)建了subtractPtr這個函數(shù)指針。與上一個例子的區(qū)別只是把void換成了int來表示返回值。而這與subtract函數(shù)的特征標相符。
在在第15行,解引用和執(zhí)行這個函數(shù)指針,除了將返回值賦值給了y以外,與調(diào)用subtractAndPrint沒有任何區(qū)別。
在第16行,我們向屏幕輸出了返回值。
18到19行,我們用調(diào)用普通函數(shù)的方法調(diào)用了函數(shù)指針,并且輸出了結(jié)果。
這跟之前沒什么兩樣,我們只是加上了返回值而已。接下來我們看看另一個稍微復雜點兒的例子——把函數(shù)指針作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)。
把函數(shù)指針作為參數(shù)來傳遞
我們已經(jīng)了解過了函數(shù)指針聲明和執(zhí)行的各種情況,不論它是否帶參數(shù),或者是否有返回值。接下來我們利用一個函數(shù)指針來根據(jù)不同的輸入執(zhí)行不同的函數(shù)。
#include <stdio.h> // 函數(shù)原型 int add(int x, int y); int subtract(int x, int y); int domath(int (*mathop)(int, int), int x, int y); // 加法 x+ y int add(int x, init y) { return x + y; } // 減法 x - y int subtract(int x, int y) { return x - y; } // 根據(jù)輸入執(zhí)行函數(shù)指針 int domath(int (*mathop)(int, int), int x, int y) { return (*mathop)(x, y); } // main函數(shù)調(diào)用 int main() { // 用加法調(diào)用domath int a = domath(add, 10, 2); printf("Add gives: %d\n", a); // 用減法調(diào)用domath int b = domath(subtract, 10, 2); printf("Subtract gives: %d\n", b); }
我們來一步一步分析。
我們有兩個特征標相同的函數(shù),add和subtract,它們都返回一個整數(shù)并接受兩個整數(shù)作為參數(shù)。
在第六行,我們定義了函數(shù)int domath(int (*mathop)(int, int), int x, int y)。它第一個參數(shù)int (*mathop)(int, int)是一個函數(shù)指針,指向返回一個整數(shù)并接受兩個整數(shù)作為參數(shù)的函數(shù)。這就是我們之前見過的語法,沒有任何不同。它的后兩個整數(shù)參數(shù)則作為簡單的輸入。因此,這是一個接受一個函數(shù)指針和兩個整數(shù)作為參數(shù)的函數(shù)。
19到21行,domath函數(shù)將自己的后兩個整數(shù)參數(shù)傳遞給函數(shù)指針并調(diào)用它。當然,也可以像這么調(diào)用。mathop(x, y);
27到31行出現(xiàn)了我們沒見過的代碼。我們用函數(shù)名作為參數(shù)調(diào)用了domath函數(shù)。就像我之前說過的,函數(shù)名是函數(shù)的地址,而且能代替函數(shù)指針使用。
main函數(shù)調(diào)用了兩次domath函數(shù),一次用了add,一次用了subtract,并輸出了這兩次結(jié)果。
函數(shù)名和地址
既然有約在先,那我們就討論一下函數(shù)名和地址作為結(jié)尾吧。一個函數(shù)名(或稱標簽),被轉(zhuǎn)換成了一個指針本身。這表明在函數(shù)指針被要求當作輸入的地方,就能夠使用函數(shù)名。這也導致了一些看起來很糟糕的代碼卻能夠正確的運行。瞧瞧下面這個例子。
#include <stdio.h> // 函數(shù)原型 void add(char *name, int x, int y); // 加法 x + y void add(char *name, int x, int y) { printf("%s gives: %d\n", name, x + y); } // main函數(shù)調(diào)用 int main() { // 一些糟糕的函數(shù)指針賦值 void (*add1Ptr)(char*, int, int) = add; void (*add2Ptr)(char*, int, int) = *add; void (*add3Ptr)(char*, int, int) = &add; void (*add4Ptr)(char*, int, int) = **add; void (*add5Ptr)(char*, int, int) = ***add; // 仍然能夠正常運行 (*add1Ptr)("add1Ptr", 10, 2); (*add2Ptr)("add2Ptr", 10, 2); (*add3Ptr)("add3Ptr", 10, 2); (*add4Ptr)("add4Ptr", 10, 2); (*add5Ptr)("add5Ptr", 10, 2); // 當然,這也能運行 add1Ptr("add1PtrFunc", 10, 2); add2Ptr("add2PtrFunc", 10, 2); add3Ptr("add3PtrFunc", 10, 2); add4Ptr("add4PtrFunc", 10, 2); add5Ptr("add5PtrFunc", 10, 2); }
這是一個簡單的例子。運行這段代碼,你會看到每個函數(shù)指針都會執(zhí)行,只是會收到一些關(guān)于字符轉(zhuǎn)換的警告。但是,這些函數(shù)指針都能正常工作。
在第15行,add作為函數(shù)名,返回這個函數(shù)的地址,它被隱式的轉(zhuǎn)換為一個函數(shù)指針。我之前提到過,在函數(shù)指針被要求當作輸入的地方,就能夠使用函數(shù)名。
在第16行,解引用符作用于add之前,即*add,在返回在這個地址的函數(shù)。之后跟函數(shù)名一樣,它被隱式的轉(zhuǎn)換為一個函數(shù)指針。
在第17行,取地址符作用于add之前,即&add,返回這個函數(shù)的地址,之后又得到一個函數(shù)指針。
18到19行,add不斷地解引用自身,不斷返回函數(shù)名,并被轉(zhuǎn)換為函數(shù)指針。到最后,它們的結(jié)果都和函數(shù)名沒有區(qū)別。
顯然,這段代碼不是優(yōu)秀的實例代碼。我們從中收獲到了如下知識:其一,函數(shù)名會被隱式的轉(zhuǎn)換為函數(shù)指針,就像作為參數(shù)傳遞的時候,數(shù)組名被隱式的轉(zhuǎn)換為指針一樣。在函數(shù)指針被要求當作輸入的任何地方,都能夠使用函數(shù)名。其二,解引用符*和取地址符&用在函數(shù)名之前基本上都是多余的。
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