15. C语言 函数指针与回调函数

本章目录:

• • 前言
  • 什么是函数指针？
  • • 定义
    • 声明方式
  • 函数指针的基本用法
  • • 示例：最大值函数
    • • 输出示例：
  • 回调函数与函数指针
  • • 什么是回调函数？
    • • 通俗解释
    • 示例：回调函数实现动态数组填充
    • • 输出示例：
  • 进一步探索：带参回调函数
  • • • 输出示例：
  • 函数指针的进阶技巧
  • • 函数指针数组
    • 返回函数指针的函数
    • • 输出示例：
  • 总结

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前言

在 C 语言中，函数指针是一个强大而灵活的工具，它不仅能实现函数的动态调用，还可以通过回调机制大幅降低程序的耦合度。本文将通过通俗易懂的讲解、详细的实例和关键技术点的梳理，帮助你全面掌握函数指针及其在回调函数中的应用。

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什么是函数指针？

定义

函数指针是指向函数的指针变量。它允许我们通过指针来调用函数或将函数作为参数传递。

声明方式

以下是函数指针的一种常见声明方式：

typedef int (*fun_ptr)(int, int); // 声明一个指向两个整数参数且返回整数的函数指针类型

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函数指针的基本用法

示例：最大值函数

我们来看一个简单的示例，通过函数指针调用 max 函数：

#include <stdio.h>

int max(int x, int y) {
    return x > y ? x : y;
}

int main(void) {
    // 声明函数指针并赋值
    int (*p)(int, int) = max;

    int a, b, c, d;
    printf("请输入三个数字: ");
    scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);

    // 使用函数指针调用函数
    d = p(p(a, b), c);

    printf("最大的数字是: %d\n", d);
    return 0;
}

输出示例：

请输入三个数字: 1 2 3
最大的数字是: 3

提示 ：函数指针在赋值时 & 符号可省略，例如 p = max。

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回调函数与函数指针

什么是回调函数？

一个回调函数是通过函数指针调用的函数。它通常被用作其他函数的参数，在特定事件发生时被调用。

通俗解释

假设你在商店里需要订购商品。店员会记录下你的电话号码（回调函数），当商品到货时，店员会给你打电话（调用回调函数），然后你去取货（响应事件）。

函数指针 = 电话 ，回调函数名称 = 电话号码。

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示例：回调函数实现动态数组填充

以下示例演示如何使用函数指针动态填充数组：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// 填充数组的函数，第三个参数是函数指针
void populate_array(int *array, size_t arraySize, int (*getNextValue)(void)) {
    for (size_t i = 0; i < arraySize; i++) {
        array[i] = getNextValue();
    }
}

// 回调函数：获取随机值
int getNextRandomValue(void) {
    return rand();
}

int main(void) {
    int myArray[10];
    
    // 使用回调函数填充数组
    populate_array(myArray, 10, getNextRandomValue);

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", myArray[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

输出示例：

16807 282475249 1622650073 984943658 1144108930 470211272 101027544 1457850878 1458777923 2007237709

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进一步探索：带参回调函数

有时回调函数需要接受参数，以下示例展示了如何实现这一功能：

#include <stdio.h>

// 两个整数求和的函数
int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 回调函数：对 sum 的结果乘以系数
int sum_with_multiplier(int multiplier, int (*callback)(int, int), int x, int y) {
    return multiplier * callback(x, y);
}

int main(void) {
    // 定义回调函数指针
    int (*callback)(int, int) = sum;

    printf("SUM = %d\n", callback(1, 2));
    printf("SUM with multiplier = %d\n", sum_with_multiplier(2, callback, 1, 2));

    return 0;
}

输出示例：

SUM = 3
SUM with multiplier = 6

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函数指针的进阶技巧

函数指针数组

函数指针可以存储在数组中，用于动态选择和调用多个函数：

#include <stdio.h>

void printHello() {
    printf("Hello\n");
}

void printWorld() {
    printf("World\n");
}

int main(void) {
    // 定义函数指针数组
    void (*functions[2])() = {printHello, printWorld};

    // 调用数组中的函数
    functions[0]();  // 输出 "Hello"
    functions[1]();  // 输出 "World"

    return 0;
}

返回函数指针的函数

函数也可以返回一个函数指针：

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int (*getAddFunction())(int, int) {
    return add;
}

int main(void) {
    // 获取函数指针
    int (*addFunc)(int, int) = getAddFunction();

    printf("Result: %d\n", addFunc(3, 4));
    return 0;
}

输出示例：

Result: 7

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总结

1. 函数指针 是 C 语言中用来指向函数的特殊指针，它可以调用函数、作为参数传递，并实现动态选择。
2. 回调函数 是函数指针的核心应用，它通过解耦逻辑提高了代码的灵活性。
3. 高阶技巧 如函数指针数组、返回函数指针的函数等，为程序提供了更多的动态功能。

掌握函数指针和回调函数，可以让你的 C 语言编程能力迈上一个新台阶！

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