搞懂Ｃ語言函數指針

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 原文地址：https://www.yanbinghu.com/2019/01/03/3593.html

前言

函數指針是什麼？如何使用函數指針？函數指針到底有什麼大用？本文將一一介紹。

如何理解函數指針

若是有int *類型變量，它存儲的是int類型變量的地址；那麼對於函數指針來講，它存儲的就是函數的地址。函數也是有地址的，函數實際上由載入內存的一些指令組成，而指向函數的指針存儲了函數指令的起始地址。如此看來，函數指針並無什麼特別的。咱們能夠查看程序中函數的地址：

#include <stdio.h>
int test()
{
    printf("this is test function");
    return 0;
}
int main(void)
{
    test();
    return 0;
}

編譯：

gcc -o testFun testFun.c

查看test函數相對地址(並不是實際運行時的地址)：

$ nm testFun |grep test  #查看test函數的符號表信息
0000000000400526 T test

如何聲明函數指針

聲明普通類型指針時，須要指明指針所指向的數據類型，而聲明函數指針時，也就要指明指針所指向的函數類型，即須要指明函數的返回類型和形參類型。例如對於下面的函數原型：

int sum(int,int);

它是一個返回值爲int類型，參數是兩個int類型的函數，那麼如何聲明該類型函數的指針呢？很簡單，將函數名替換成(*pf)形式便可，即咱們把sum替換成(*fp)便可，fp爲函數指針名，結果以下：

int （*fp）(int,int);

這樣就聲明瞭和sum函數類型相同的函數指針fp。這裏說明兩點，第一，*和fp爲一體，說明了fp爲指針類型，第二，*fp須要用括號括起來，不然就會變成下面的狀況：

int *fp(int,int);

這種狀況下，意思就截然不同了，它聲明瞭一個參數爲兩個int類型，返回值爲int類型的指針的函數，而再也不是一個函數指針了。

在常用函數指針以後，咱們很快就會發現，每次聲明函數指針都要帶上長長的形參和返回值，很是不便。這個時候，咱們應該想到使用typedef，即爲某類型的函數指針起一個別名，使用起來就方便許多了。例如，對於前面提到的函數可使用下面的方式聲明：

typedef int (*myFun)(int,int);//爲該函數指針類型起一個新的名字
myFun f1;       //聲明myFun類型的函數指針f1

上面的myFun就是一個函數指針類型，在其餘地方就能夠很方便地用來聲明變量了。typedef的使用不在本文的討論範圍，可是特別強調一句，typedef中聲明的類型在變量名的位置出現，理解了這一句，也就很容易使用typedef了。於是下面的方式是錯誤的：

typedef myFun (int)(int,int);   //錯誤
typedef (int)(int,int)  *myFun;   //錯誤

爲函數指針賦值

賦值也很簡單，既然是指針，將對應指針類型賦給它既可。例如：

#include<stdio.h>
int test(int a,int b)
{
    /*do something*/
    return 0
}
typedef int(*fp)(int,int);
int main(void)
{
    fp f1 = test; //表達式1
    fp f2 = &test;//表達式2
    printf("%p\n",f1);
    printf("%p\n",f2);
    return 0;
}

在這裏，聲明瞭返回類型爲int，接受兩個int類型參數的函數指針f1和f2，分別給它們進行了賦值。表達式1和表達式2在做用上並無什麼區別。由於函數名在被使用時老是由編譯器把它轉換爲函數指針，而前面加上&不過顯式的說明了這一點罷了。

調用

調用也很容易，把它當作一個普通的函數名便可：

#include<stdio.h>
int test(int a,int b)
{
    /*do something*/
    printf("%d,%d\n",a,b);
    return 0
}
typedef int(*fp)(int,int);
int main(void)
{
    fp f = test; 
    f(1,2);//表達式1
    (*f)(3,4);//表達式2
    return 0;
}

在函數指針後面加括號，並傳入參數便可調用，其中表達式1和表達式2彷佛均可以成功調用，可是哪一個是正確的呢？ANSI C認爲這兩種形式等價。

函數指針有何用

函數指針的應用場景比較多，以庫函數qsort排序函數爲例，它的原型以下：

void qsort(void *base,size_t nmemb,size_t size , int(*compar)(const void *,const void *));

看起來很複雜對不對？拆開來看以下：

void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size, );

拿掉第四個參數後，很容易理解，它是一個無返回值的函數，接受4個參數，第一個是void*類型，表明原始數組，第二個是size_t類型，表明數據數量，第三個是size_t類型，表明單個數據佔用空間大小，而第四個參數是函數指針。這第四個參數，即函數指針指向的是什麼類型呢？

int(*compar)(const void *,const void *)

很顯然，這是一個接受兩個const void*類型入參，返回值爲int的函數指針。
到這裏也就很清楚了。這個參數告訴qsort，應該使用哪一個函數來比較元素，即只要咱們告訴qsort比較大小的規則，它就能夠幫咱們對任意數據類型的數組進行排序。

在這裏函數指針做爲了參數，而他一樣能夠做爲返回值，建立數組，做爲結構體成員變量等等，它們的具體應用咱們在後面的文章中會介紹，本文不做展開。本文只介紹一個簡單實例。

實例介紹

咱們經過一個實例來看函數指針怎麼使用。假設有一學生信息，須要按照學生成績進行排序，該如何處理呢？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define STU_NAME_LEN 16
/*學生信息*/
typedef struct student_tag
{
    char name[STU_NAME_LEN];  //學生姓名
    unsigned int id;          //學生學號
    int score;                //學生成績
}student_t;
int studentCompare(const void *stu1,const void *stu2)
{
　　/*強轉成須要比較的數據結構*/
    student_t *value1 = (student_t*)stu1;
    student_t *value2 = (student_t*)stu2;
    return value1->score-value2->score;
}
int main(void)
{
    /*建立三個學生信息*/
    student_t stu1 = {"one",1,99};
    student_t stu2 = {"two",2,77};
    student_t stu3 = {"three",3,88};

    student_t stu[] = {stu1,stu2,stu3};

    /*排序，將studentCompare做爲參數傳入qsort*/
    qsort((void*)stu,3,sizeof(student_t),studentCompare);
    int loop = 0;

    /**遍歷輸出*/
    for(loop = 0; loop < 3;loop++)
    {
        printf("name:%s,id:%u,score:%d\n",stu[loop].name,stu[loop].id,stu[loop].score);
    }
    return 0;
}

咱們建立了一個學生信息結構，結構成員包括名字，學號和成績。main函數中建立了一個包含三個學生信息的數組，並使用qsort函數對數組按照學生成績進行排序。qsort函數第四個參數是函數指針，所以咱們須要傳入一個函數指針，而且這個函數指針的入參是cont void *類型，返回值爲int。咱們經過前面的學習知道了函數名自己就是指針，所以只須要將咱們本身實現的studentCompare做爲參數傳入便可。

最終運行結果以下：

name:two,id:2,score:77
name:three,id:3,score:88
name:one,id:1,score:99

能夠看到，最終學生信息按照分數從低到高輸出。

總結

本文介紹了函數指針的聲明和簡單使用。更多使用將在後面的文章介紹，本文總結以下：

• 函數指針與其餘指針類型無本質差別，不過它指向的是函數的地址罷了。
• 聲明函數指針須要指明函數的返回類型和形參類型。
• 函數名在被使用時老是由編譯器把它轉換爲函數指針。
• 要想聲明函數指針，只需寫出函數原型，而後將函數名用(*fp)代替便可。這裏fp是聲明的函數指針變量。
• typedef中聲明的類型在變量名的位置出現。

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