本文写的非常详细,因为我想为初学者建立一个意识模型,来帮助他们理解函数指针的语法和基础。如果你不讨厌事无巨细,请尽情阅读吧。
函数指针虽然在语法上让人有些迷惑,但不失为一种有趣而强大的工具。本文将从C语言函数指针的基础开始介绍,再结合一些简单的用法和关于函数名称和地址的趣闻。在最后,本文给出一种简单的方式来看待函数指针,让你对其用法有一个更清晰的理解。
我们从一个非常简单的”Hello World“函数入手,来见识一下怎样创建一个函数指针。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | #include <stdio.h> // 函数原型 void sayHello(); //函数实现 void sayHello(){ printf("hello world\n"); } // main函数调用 int main() { sayHello(); } |
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我们定义了一个名为sayHello的函数,它没有返回值也不接受任何参数。当我们在main函数中调用它的时候,它向屏幕输出出”hello world“。非常简单。接下来,我们改写一下main函数,之前直接调用的sayHello函数,现在改用函数指针来调用它。
1 2 3 4 | int main() { void (*sayHelloPtr)() = sayHello; (*sayHelloPtr)(); } |
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第二行void (*sayHelloPtr)()
的语法看起来有些奇怪,我们来一步一步分析。
void
的作用是说我们创建了一个函数指针,并让它指向了一个返回void(也就是没有返回值)的函数。sayHelloPtr
被当作这个函数指针的名称。*
符号来表示这是一个指针,这跟声明一个指向整数或者字符的指针没有任何区别。*sayHelloPtr
两端的括号是必须的,否则,上述声明变成void *sayHelloPtr()
,*
会优先跟void
结合,变成了一个返回指向void的指针的普通函数的声明。因此,函数指针声明的时候不要忘记加上括号,这非常关键。()
。void (*syaHelloPtr)()
的意义就非常清楚了,这是一个函数指针,它指向一个不接收参数且没有返回值的函数。在上面的第二行代码,即void (*sayHelloPtr)() = sayHello;
,我们将sayHello这个函数名赋给了我们新建的函数指针。关于函数名的更多细节我们会在下文中讨论,现在暂时可以将其看作一个标签,它代表函数的地址,并且可以赋值给函数指针。这就跟语句int *x = &myint;
中我们把myint的地址赋给一个指向整数的指针一样。只是当我们考虑函数的时候,我们不需要加上一个取地址符&
。简而言之,函数名就是它的地址。接着看第三行,我们用代码’(*sayHelloPtr)();·‘解引用并调用了函数指针。
*
,也就是代码中的*sayHelloPtr
。(*sayHelloPtr)
,否则它就不被当做一个函数指针。因此,记得声明和解引用的时候都要在两端加上括号。(*sayHelloPtr)()
。sayHello()
没什么两样。接下来,我们再对函数稍加修改。你会看到函数指针奇怪的语法,以及用调用普通函数的方法来调用赋值后函数指针的现象。
1 2 3 4 | int main() { void (*sayHelloPtr)() = sayHello; sayHelloPtr(); } |
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跟之前一样,我们将sayHello函数赋给函数指针。但是这一次,我们用调用普通函数的方法调用了它。稍后讨论函数名的时候我会解释这一现象,现在只需要知道(*syaHelloPtr)()
和syaHelloPtr()
是相同的即可。
好了,这一次我们来创建一个新的函数指针吧。它指向的函数仍然不返回任何值,但有了参数。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | #include <stdio.h> //函数原型 void subtractAndPrint(int x, int y); //函数实现 void subtractAndPrint(int x, int y) { int z = x - y; printf("Simon says, the answer is: %d\n", z); } //main函数调用 int main() { void (*sapPtr)(int, int) = subtractAndPrint; (*sapPtr)(10, 2); sapPtr(10, 2); } |
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跟之前一样,代码包括函数原型,函数实现和在main函数中通过函数指针执行的语句。原型和实现中的特征标变了,之前的sayHello函数不接受 任何参数,而这次的函数subtractAndPrint接受两个int作为参数。它将两个参数做一次减法,然后输出到屏幕上。
(int, int)
代替了原来的空括号。而这与新函数的特征标相符。(10, 2)
。这一次,我们把subtractAndPrint函数改成一个名为subtract的函数,让它把原本输出到屏幕上的结果作为返回值。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | #include <stdio.h> // 函数原型 int subtract(int x, int y); // 函数实现 int subtract(int x, int y) { return x - y; } // main函数调用 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); } |
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这与subtractAndPrint函数非常相似,只是subtract函数返回了一个整数而已,特征标也理所当然的不一样了。
int (*subtractPtr)(int, int)
创建了subtractPtr这个函数指针。与上一个例子的区别只是把void换成了int来表示返回值。而这与subtract函数的特征标相符。这跟之前没什么两样,我们只是加上了返回值而已。接下来我们看看另一个稍微复杂点儿的例子——把函数指针作为参数传递给另一个函数。
我们已经了解过了函数指针声明和执行的各种情况,不论它是否带参数,或者是否有返回值。接下来我们利用一个函数指针来根据不同的输入执行不同的函数。
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我们来一步一步分析。
int domath(int (*mathop)(int, int), int x, int y)
。它第一个参数int (*mathop)(int, int)
是一个函数指针,指向返回一个整数并接受两个整数作为参数的函数。这就是我们之前见过的语法,没有任何不同。它的后两个整数参数则作为简单的输入。因此,这是一个接受一个函数指针和两个整数作为参数的函数。mathop(x, y);
main函数调用了两次domath函数,一次用了add,一次用了subtract,并输出了这两次结果。
既然有约在先,那我们就讨论一下函数名和地址作为结尾吧。一个函数名(或称标签),被转换成了一个指针本身。这表明在函数指针被要求当作输入的地方,就能够使用函数名。这也导致了一些看起来很糟糕的代码却能够正确的运行。瞧瞧下面这个例子。
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这是一个简单的例子。运行这段代码,你会看到每个函数指针都会执行,只是会收到一些关于字符转换的警告。但是,这些函数指针都能正常工作。
*add
,在返回在这个地址的函数。之后跟函数名一样,它被隐式的转换为一个函数指针。&add
,返回这个函数的地址,之后又得到一个函数指针。显然,这段代码不是优秀的实例代码。我们从中收获到了如下知识:其一,函数名会被隐式的转换为函数指针,就像作为参数传递的时候,数组名被隐式的转换为指针一样。在函数指针被要求当作输入的任何地方,都能够使用函数名。其二,解引用符*
和取地址符&
用在函数名之前基本上都是多余的。
我希望本文帮助你们认清了函数指针以及它的用途。只要你掌握了函数指针,它就是C语言中一个强大的工具。我也许会在以后的文章中讲述更多函数指针的细节用法,包括回调和C语言中基本的面向对象等等。
我删掉了关于描述(*sayHelloPrt)(void)
跟(*sayHelloPrt)()
相同的那一部分,那其实是错误的。在评论区中,Dave G给出了一个关于这个问题很好的解释。