C语言的函数指针

介绍+案例

什么是函数指针？

函数指针 是指向函数的指针变量，它可以用来间接调用函数。在 C/C++ 中，函数指针允许程序在运行时选择调用不同的函数，这使得代码更加灵活和动态。函数指针广泛应用于回调函数、事件处理、动态选择算法等场景。

函数指针的声明

函数指针的声明语法如下：

cpp 复制代码

return_type (*pointer_name)(parameter_type1, parameter_type2, ...);

return_type 是函数返回值的类型。
pointer_name 是指针变量的名字。
parameter_type1, parameter_type2, ... 是函数的参数类型。
* 表示这是一个指针，指向一个函数。

例子：简单的函数指针

以下是一个简单的函数指针例子，演示了如何声明和使用函数指针：

1. 使用函数指针调用函数

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义两个简单的函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

int main() {
    // 定义一个函数指针，指向接受两个int参数并返回int的函数
    int (*operation)(int, int);

    // 将函数指针指向add函数
    operation = add;
    cout << "10 + 5 = " << operation(10, 5) << endl; // 调用add函数

    // 将函数指针指向subtract函数
    operation = subtract;
    cout << "10 - 5 = " << operation(10, 5) << endl; // 调用subtract函数

    return 0;
}

输出：

cpp 复制代码

10 + 5 = 15
10 - 5 = 5

解释：

我们定义了两个函数 add 和 subtract，它们都有相同的函数签名：int(int, int)。
在 main 函数中，我们声明了一个函数指针 operation，它指向一个接受两个 int 参数并返回 int 的函数。
我们先将 operation 指向 add 函数，然后调用 operation(10, 5)，实际上就是调用了 add(10, 5)。
接着，我们将 operation 指向 subtract 函数，再次调用 operation(10, 5)，这时实际上是调用了 subtract(10, 5)。

例子：使用函数指针作为参数

函数指针常用来实现回调函数，允许你将一个函数作为参数传递给另一个函数。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

// 一个简单的函数，接受一个整数并打印
void printNumber(int n) {
    cout << "Number: " << n << endl;
}

// 接受一个函数指针作为参数，并调用它
void callFunction(void (*func)(int), int value) {
    func(value);  // 调用函数指针所指向的函数
}

int main() {
    // 将printNumber作为回调函数传递
    callFunction(printNumber, 42);
    return 0;
}

输出：

cpp 复制代码

Number: 42

解释：

callFunction 函数接受一个函数指针和一个整数作为参数。
在 main 函数中，我们将 printNumber 函数的地址作为参数传递给 callFunction。
callFunction 调用传递给它的函数指针，并输出结果。

例子：函数指针数组

有时你可能希望有一个函数指针数组，来存储多个函数的指针，从而可以根据索引选择不同的函数。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义多个简单的函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

int divide(int a, int b) {
    return a / b;
}

int main() {
    // 定义一个函数指针数组，指向接受两个int参数并返回int的函数
    int (*operations[])(int, int) = { add, subtract, multiply, divide };

    int a = 10, b = 5;

    // 通过数组索引调用不同的函数
    cout << "Addition: " << operations[0](a, b) << endl;
    cout << "Subtraction: " << operations[1](a, b) << endl;
    cout << "Multiplication: " << operations[2](a, b) << endl;
    cout << "Division: " << operations[3](a, b) << endl;

    return 0;
}

输出：

cpp 复制代码

Addition: 15
Subtraction: 5
Multiplication: 50
Division: 2

解释：

我们定义了一个包含多个函数指针的数组 operations，每个元素都指向一个接受两个 int 参数并返回 int 的函数。
通过索引，我们可以调用不同的函数，如 operations[0](a, b) 调用的是 add(a, b)，operations[1](a, b) 调用的是 subtract(a, b)。

使用函数指针的优点

灵活性和可扩展性：使用函数指针，可以在运行时选择调用哪个函数，这对于事件驱动程序、回调机制等非常重要。
回调机制 ：函数指针常用于回调函数（如 C 标准库的 qsort 或操作系统的事件处理）。
动态行为：通过函数指针，可以实现更加灵活的代码结构，如插件系统、策略模式等。

总结

函数指针是 C/C++ 中强大的工具，可以使程序更加灵活和动态。通过函数指针，我们可以间接调用函数、实现回调机制、甚至动态选择函数等。理解函数指针的概念及其用法是掌握 C/C++ 编程的一个重要步骤。