深入理解指针函数和函数指针

1.指针函数的定义

    顾名思义,指针函数即返回指针的函数。其一般定义形式如下:

       类型名 *函数名(函数参数表列);

    其中,后缀运算符括号“()表示这是一个函数,其前缀运算符星号“*”表示此函数为指针型函数,其函数值为指针,即它带回来的值的类型为指针,当调用这个函数后,将得到一个“指向返回值为的指针(地址),“类型名”表示函数返回的指针指向的类型”。

    (函数参数表列)中的括号为函数调用运算符,在调用语句中,即使函数不带参数,其参数表的一对括号也不能省略。其示例如下:

    int *pfun(int, int);

    由于“*”的优先级低于“()”的优先级,因而pfun首先和后面的“()”结合,也就意味着,pfun是一个函数。即:

    int *(pfun(int, int));

    接着再和前面的“*”结合,说明这个函数的返回值是一个指针。由于前面还有一个int,也就是说,pfun是一个返回值为整型指针的函数。

    我们不妨来再看一看,指针函数与函数指针有什么区别?

    int (*pfun)(int, int);

    通过括号强行将pfun首先与“*”结合,也就意味着,pfun是一个指针,接着与后面的“()”结合,说明该指针指向的是一个函数,然后再与前面的int结合,也就是说,该函数的返回值是int。由此可见,pfun是一个指向返回值为int的函数的指针。

    虽然它们只有一个括号的差别但是表示的意义却截然不同。函数指针的本身是一个指针,指针指向的是一个函数。指针函数的本身是一个函数,其函数的返回值是一个指针。

2.    用函数指针作为函数的返回值

    在上面提到的指针函数里面,有这样一类函数,它们也返回指针型数据(地址),但是这个指针不是指向intchar之类的基本类型,而是指向函数。对于初学者,别说写出这样的函数声明,就是看到这样的写法也是一头雾水。比如,下面的语句:

    int (*ff(int))(int *, int);

我们用上面介绍的方法分析一下,ff首先与后面的()结合,即:

    int (*(ff(int)))(int *, int);                            // 用括号将ff(int)再括起来

也就意味着ff是一个函数。

    接着与前面的*结合,说明ff函数的返回值是一个指针。然后再与后面的()结合,也就是说,该指针指向的是一个函数。

这种写法确实让人非常难懂,以至于一些初学者产生误解,认为写出别人看不懂的代码才能显示自己水平高。而事实上恰好相反,能否写出通俗易懂的代码是衡量程序员是否优秀的标准。一般来说,用typedef关键字会使该声明更简单易懂。在前面我们已经见过:

    int (*PF)(int *, int);

也就是说,PF是一个函数指针“变量”。当使用typedef声明后,则PF就成为了一个函数指针“类型”,即:

    typedef int (*PF)(int *, int);

这样就定义了返回值的类型。然后,再用PF作为返回值来声明函数:

    PF ff(int);

   下面将以程序清1为例,说明用函数指针作为函数的返回值的用法。当程序接收用户输入时,如果用户输入d,则求数组的最大值,如果输入x,则求数组的最小值,如果输入p,则求数组的平均值。

程序清单 1  求最值与平均值示例

1       #include

2       #include

3       double GetMin(double *dbData, int iSize)               // 求最小值

4       {

5           double dbMin;

6           int i;

7      

8           assert(iSize>0);

9           dbMin=dbData[0];

10          for (i=1; i

11                if (dbMin>dbData[i]) {

12                     dbMin=dbData[i];

13                }

14          }

15          return dbMin;

16     }

17

18     double GetMax(double *dbData, int iSize)                 // 求最大值

19     {

20         double dbMax;

21         int i;

22

23         assert(iSize>0);

24         dbMax=dbData[0];

25         for (i=1; i

26             if (dbMax< dbData[i]) {

27                 dbMax=dbData[i];

28             }

29         }

30         return dbMax;

31     }

32

33     double GetAverage(double *dbData, int iSize)            // 求平均值

34     {

35         double dbSum=0;

36         int i;

37    

38         assert(iSize>0);

39         for (i=0; i

40         {

41              dbSum+=dbData[i];

42         }

43         return dbSum/iSize;

44     }

45

46     double UnKnown(double *dbData, int iSize)             // 未知算法

47     {

48         return 0;

49     }

50

51     typedef double (*PF)(double *dbData, int iSize);     // 定义函数指针类型

52     PF GetOperation(char c)                              // 根据字符得到操作类型,返回函数指针

53     {

54         switch (c)

55         {

56           case 'd':

57                     return GetMax;

58           case 'x':

59                     return GetMin;

60           case 'p':

61                     return GetAverage;

62           default:

63                     return UnKnown;

64           }

65     }

66

67     int main(void)

68     {

69          double dbData[]={3.1415926, 1.4142, -0.5,999, -313, 365};

70          int iSize=sizeof(dbData)/sizeof(dbData[0]);

71          char c;

72

73          printf("Please input the Operation :\n");

74          c=getchar();

75          printf("result is %lf\n", GetOperation(c)(dbData,iSize));   // 通过函数指针调用函数

76    }

    上述程序中前面 4 个函数分别实现求最大值、最小值、平均值和未知算法,然后实现了 GetOperation 函数。这个函数根据字符的返回值实现上面 4 个函数。它是以函数指针的形式返回的,从后面的 main 函数的 GetOperation(c)(dbData, iS ize) 可以看出,通过这个指针可以调用函数。 函数名与函数指针

一 通常的函数调用
    一个通常的函数调用的例子:
//自行包含头文件
void MyFun(int x);    //此处的申明也可写成:void MyFun( int );

int main(int argc, char* argv[])
{
   MyFun(10);     //这里是调用MyFun(10);函数

      return 0;
}

void MyFun(int x)  //这里定义一个MyFun函数
{
   printf(“%d\n”,x);
}
    这个MyFun函数是一个无返回值的函数,它并不完成什么事情。这种调用函数的格式你应该是很熟悉的吧!看主函数中调用MyFun函数的书写格式:
MyFun(10);
    我们一开始只是从功能上或者说从数学意义上理解MyFun这个函数,知道MyFun函数名代表的是一个功能(或是说一段代码)。
    直到——
    学习到函数指针概念时。我才不得不在思考:函数名到底又是什么东西呢?
    (不要以为这是没有什么意义的事噢!呵呵,继续往下看你就知道了。)

二 函数指针变量的申明
    就象某一数据变量的内存地址可以存储在相应的指针变量中一样,函数的首地址也以存储在某个函数指针变量里的。这样,我就可以通过这个函数指针变量来调用所指向的函数了。
    在C系列语言中,任何一个变量,总是要先申明,之后才能使用的。那么,函数指针变量也应该要先申明吧?那又是如何来申明呢?以上面的例子为例,我来申明一个可以指向MyFun函数的函数指针变量FunP。下面就是申明FunP变量的方法:
void (*FunP)(int) ;   //也可写成void (*FunP)(int x);
    你看,整个函数指针变量的申明格式如同函数MyFun的申明处一样,只不过——我们把MyFun改成(*FunP)而已,这样就有了一个能指向MyFun函数的指针FunP了。(当然,这个FunP指针变量也可以指向所有其它具有相同参数及返回值的函数了。)

三 通过函数指针变量调用函数
    有了FunP指针变量后,我们就可以对它赋值指向MyFun,然后通过FunP来调用MyFun函数了。看我如何通过FunP指针变量来调用MyFun函数的:
//自行包含头文件
void MyFun(int x);    //这个申明也可写成:void MyFun( int );
void (*FunP)(int );   //也可申明成void(*FunP)(int x),但习惯上一般不这样。

int main(int argc, char* argv[])
{
   MyFun(10);     //这是直接调用MyFun函数
   FunP=&MyFun;  //将MyFun函数的地址赋给FunP变量
   (*FunP)(20);    //这是通过函数指针变量FunP来调用MyFun函数的。
}

void MyFun(int x)  //这里定义一个MyFun函数
{
   printf(“%d\n”,x);
}
    请看黑体字部分的代码及注释。
    运行看看。嗯,不错,程序运行得很好。
    哦,我的感觉是:MyFun与FunP的类型关系类似于int 与int *的关系。函数MyFun好像是一个如int的变量(或常量),而FunP则像一个如int *一样的指针变量。
int i,*pi;
pi=&i;    //与FunP=&MyFun比较。
    (你的感觉呢?)
    呵呵,其实不然——

四 调用函数的其它书写格式
函数指针也可如下使用,来完成同样的事情:
//自行包含头文件
void MyFun(int x);    
void (*FunP)(int );    //申明一个用以指向同样参数,返回值函数的指针变量。

int main(int argc, char* argv[])
{
   MyFun(10);     //这里是调用MyFun(10);函数
   FunP=MyFun;  //将MyFun函数的地址赋给FunP变量
   FunP(20);    //这是通过函数指针变量来调用MyFun函数的。

      return 0;
}

void MyFun(int x)  //这里定义一个MyFun函数
{
   printf(“%d\n”,x);
}
我改了黑体字部分(请自行与之前的代码比较一下)。
运行试试,啊!一样地成功。
咦?
FunP=MyFun;
可以这样将MyFun值同赋值给FunP,难道MyFun与FunP是同一数据类型(即如同的int 与int的关系),而不是如同int 与int*的关系了?(有没有一点点的糊涂了?)
看来与之前的代码有点矛盾了,是吧!所以我说嘛!
请容许我暂不给你解释,继续看以下几种情况(这些可都是可以正确运行的代码哟!):
代码之三:
int main(int argc, char* argv[])
{
   MyFun(10);     //这里是调用MyFun(10);函数
   FunP=&MyFun;  //将MyFun函数的地址赋给FunP变量
   FunP(20);    //这是通过函数指针变量来调用MyFun函数的。

      return 0;
}
代码之四:
int main(int argc, char* argv[])
{
   MyFun(10);     //这里是调用MyFun(10);函数
   FunP=MyFun;  //将MyFun函数的地址赋给FunP变量
   (*FunP)(20);    //这是通过函数指针变量来调用MyFun函数的。

      return 0;
}
真的是可以这样的噢!
(哇!真是要晕倒了!)
还有呐!看——
int main(int argc, char* argv[])
{
   (*MyFun)(10);     //看,函数名MyFun也可以有这样的调用格式

      return 0;
}
你也许第一次见到吧:函数名调用也可以是这样写的啊!(只不过我们平常没有这样书写罢了。)
那么,这些又说明了什么呢?
呵呵!假使我是“福尔摩斯”,依据以往的知识和经验来推理本篇的“新发现”,必定会由此分析并推断出以下的结论:
1. 其实,MyFun的函数名与FunP函数指针都是一样的,即都是函数指针。MyFun函数名是一个函数指针常量,而FunP是一个函数数指针变量,这是它们的关系。
2. 但函数名调用如果都得如(*MyFun)(10);这样,那书写与读起来都是不方便和不习惯的。所以C语言的设计者们才会设计成又可允许MyFun(10);这种形式地调用(这样方便多了并与数学中的函数形式一样,不是吗?)。
3. 为统一起见,FunP函数指针变量也可以FunP(10)的形式来调用。
4. 赋值时,即可FunP=&MyFun形式,也可FunP=MyFun。
上述代码的写法,随便你爱怎么着!
请这样理解吧!这可是有助于你对函数指针的应用喽!
最后——
补充说明一点:在函数的申明处:
void MyFun(int );    //不能写成void (*MyFun)(int )。
void (*FunP)(int );   //不能写成void FunP(int )。
(请看注释)这一点是要注意的。

五 定义某一函数的指针类型:
就像自定义数据类型一样,我们也可以先定义一个函数指针类型,然后再用这个类型来申明函数指针变量。
我先给你一个自定义数据类型的例子。
typedef int* PINT;    //为int* 类型定义了一个PINT的别名
int main()
{
  int x;
  PINT px=&x;   //与int * px=&x;是等价的。PINT类型其实就是int * 类型
  *px=10;       //px就是int*类型的变量  
  return 0;
}
根据注释,应该不难看懂吧!(虽然你可能很少这样定义使用,但以后学习Win32编程时会经常见到的。)
下面我们来看一下函数指针类型的定义及使用:(请与上对照!)
//自行包含头文件
void MyFun(int x);    //此处的申明也可写成:void MyFun( int );
typedef void (*FunType)(int );   //这样只是定义一个函数指针类型
FunType FunP;              //然后用FunType类型来申明全局FunP变量

int main(int argc, char* argv[])
{
//FunType FunP;    //函数指针变量当然也是可以是局部的,那就请在这里申明了。
   MyFun(10);     
   FunP=&MyFun;  
   (*FunP)(20);    

      return 0;
}

void MyFun(int x)  
{
   printf(“%d\n”,x);
}

看黑体部分:
首先,在void (*FunType)(int ); 前加了一个typedef 。这样只是定义一个名为FunType函数指针类型,而不是一个FunType变量。
然后,FunType FunP;  这句就如PINT px;一样地申明一个FunP变量。
其它相同。整个程序完成了相同的事。
这样做法的好处是:
有了FunType类型后,我们就可以同样地、很方便地用FunType类型来申明多个同类型的函数指针变量了。如下:
FunType FunP2;
FunType FunP3;
//……

六 函数指针作为某个函数的参数
既然函数指针变量是一个变量,当然也可以作为某个函数的参数来使用的。所以,你还应知道函数指针是如何作为某个函数的参数来传递使用的。
给你一个实例:
要求:我要设计一个CallMyFun函数,这个函数可以通过参数中的函数指针值不同来分别调用MyFun1、MyFun2、MyFun3这三个函数(注:这三个函数的定义格式应相同)。
实现:代码如下:
//自行包含头文件
void MyFun1(int x);  
void MyFun2(int x);  
void MyFun3(int x);  
typedef void (*FunType)(int ); //②. 定义一个函数指针类型FunType,与①函数类型一至
void CallMyFun(FunType fp,int x);

int main(int argc, char* argv[])
{
   CallMyFun(MyFun1,10);   //⑤. 通过CallMyFun函数分别调用三个不同的函数
   CallMyFun(MyFun2,20);   
   CallMyFun(MyFun3,30);   
}
void CallMyFun(FunType fp,int x) //③. 参数fp的类型是FunType。
{
  fp(x);//④. 通过fp的指针执行传递进来的函数,注意fp所指的函数是有一个参数的
}
void MyFun1(int x) // ①. 这是个有一个参数的函数,以下两个函数也相同
{
   printf(“函数MyFun1中输出:%d\n”,x);
}
void MyFun2(int x)  
{
   printf(“函数MyFun2中输出:%d\n”,x);
}
void MyFun3(int x)  
{
   printf(“函数MyFun3中输出:%d\n”,x);
}


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