我们经常会听到这样的说法,不懂得函数指针就不是真正的C语言高手。我们不管这句话对与否,但是它都从侧面反应出了函数指针的重要性,所以我们还是有必要掌握对函数指针的使用。先来看看函数指针的定义吧。
函数是由执行语句组成的指令序列或者代码,这些代码的有序集合根据其大小被分配到一定的内存空间中,这一片内存空间的起始地址就成为函数的地址,不同的函数有不同的函数地址,编译器通过函数名来索引函数的入口地址,为了方便操作类型属性相同的函数,c/c++引入了函数指针,函数指针就是指向代码入口地址的指针,是指向函数的指针变量。 因而“函数指针”本身首先应该是指针变量,只不过该指针变量指向函数。这正如用指针变量可指向整形变量、字符型、数组一样,这里是指向函数。C在编译时,每一个函数都有一个入口地址,该入口地址就是函数指针所指向的地址。有了指向函数的指针变量后,可用该指针变量调用函数,就如同用指针变量可引用其他类型变量一样,在这些概念上是一致的。函数指针有两个用途:调用函数和做函数的参数。
函数指针的声明方法为:
数据类型标志符 (指针变量名) (形参列表);
(一)简单的函数指针的应用。
返回类型(*函数名)(参数表)
- char (*pFun)(int);
- char glFun(int a){ return;}
- void main()
- {
- pFun = glFun;
- (*pFun)(2);
- }
第一行定义了一个指针变量pFun。首先我们根据前面提到的“形式1”认识到它是一个指向某种函数的指针,这种函数参数是一个int型,返回值是char类型。只有第一句我们还无法使用这个指针,因为我们还未对它进行赋值。
第二行定义了一个函数glFun()。该函数正好是一个以int为参数返回char的函数。我们要从指针的层次上理解函数——函数的函数名实际上就是一个指针,函数名指向该函数的代码在内存中的首地址。
然后就是可爱的main()函数了,它的第一句您应该看得懂了——它将函数glFun的地址赋值给变量pFun。main()函数的第二句中“*pFun”显然是取pFun所指向地址的内容,当然也就是取出了函数glFun()的内容,然后给定参数为2。
下面的程序说明了函数指针调用函数的方法:
- #include <stdio.h>
- int max ( int x, int y){ return x>y?x:y;}
- int min ( int x, int y){ return x<y?x:y;}
- void main ()
- {
- int ( *f ) ( int x, int y)=max;
- //f=&max;</span>
- printf ( "%d,%d\n", max (2,6), (f)(5,4));
- f=min;
- printf ("%d,%d\n" , min (2,6), (f)(5,4));
- }
f是指向函数的指针变量,所以可把函数max()赋给f作为f的值,即把max()的入口地址赋给f,以后就可以用f来调用该函数,实际上f和max都指向同一个入口地址,不同就是f是一个指针变量,不像函数名称那样是死的,它可以指向任何函数,就看你想怎么做了。在程序中把哪个函数的地址赋给它,它就指向哪个函数。而后用指针变量调用它,因此可以先后指向不同的函数。不过注意,指向函数的指针变量没有++和--运算,用时要小心。
函数括号中的形参可有可无,视情况而定,不过,在某些编译器中这是不能通过的。
执行结果如下:
在上面的描述中留下过一个问题,就是运行注释部分f=&max;结果是否还是正确的呢?下面我就给出上面两个运行结果的对别,然后来分析下原因。
把注释部分加进去的运行结果为:
对比以上的运行结果可以看出,f=&max语句被执行时的结果和没有被执行时的结果是一样的。为什么会出现这样的结果呢?答案是这是编译器处理的,max本身就是个地址,它没有放到任何变量里,自然没有取它的地址一说。
(二)使用typedef更直观更方便
typedef 返回类型(*新类型)(参数表)
- typedef char (*PTRFUN)(int);
- PTRFUN pFun;
- char glFun(int a){ return;}
- void main()
- {
- pFun = glFun;
- (*pFun)(2);
- }
第二行的代码便使用这个新类型定义了变量pFun,此时就可以像使用形式1一样使用这个变量了。
- #include <stdio.h>
- void FileFunc()
- {
- printf("FileFunc\n");
- }
- void EditFunc()
- {
- printf("EditFunc\n");
- }
- void main()
- {
- typedef void (*funcp)();
- funcp pfun= FileFunc;
- pfun();
- pfun = EditFunc;
- pfun();
- }
许多C/C++的面试题都喜欢出一些关于指针的题目,比如:说出下列式子的含义
- void * (*(*fp1)(int))[10];
- float (*(*fp2)(int, int, float))(int);
- typedef double (*(*(*fp3)())[10])();
- fp3 a;
- int (*(*fp4)[10])();
对于fp1:
我们从里向外一点一点分析,首先(*fp1)(int),这说明fp1是一个函数指针,它有一个int类型的参数;然后我们来找这个函数指针类型的返回值,注意到*(*fp1)(int),所以我们可以断定它的返回值是一个指针,指针指向什么呢?
我们可以看到最外层剩余的部分是void* [10],因此这个函数的返回值是一个指针,这个指针指向一个包含十个void*类型数据的数组。
综上:fp1是一个函数指针,它所指向的函数有一个int类型的参数,并且这个函数的返回值是一个指针,这个指针指向一个包含10个void*元素的数组。
对于fp2
就不再赘述了。fp2是一个函数指针,它所指向的函数有三个参数,参数类型分别为int,int,float;它的返回值是一个函数指针,这个函数指针所指向的函数具有一个int类型的参数,且返回类型为float。
对于fp3
fp3被定义为一个函数指针类型,这种函数指针所指向的函数的参数为空;它的返回值是一个指针,这个指针指向一个包含10元素的函数指针数组,这些函数指针所指向的函数的参数为空,返回值为double。
对于fp4
fp4是一个指针,这个指针指向一个包含10元素的函数指针数组,这些函数指针所指向的函数的参数为空,返回值为int。
《C陷阱与缺陷》中以下面一个例子对函数指针进行了讲解,如下
(*(void(*)())0)();
如果能明白上边几个例子的含义,那么这个简直就是小case啊!
函数指针程序举例
在库函数和系统调用中,有许多函数的原型都设计了函数指针,现在举几个例子,来加深大家对函数指针的理解。
1、线程创建的函数
- #include <pthread.h>
- int pthread_create(pthread_t *restrict thread,
- pthread_attr_t *restrict attr,void *(*start_routine)(void *),void *restrict arg);
2、信号注册的函数
- #include <stdio.h>
- typedef void (*sighandler_t)(int);
- sighandler_t signal(int sigum,sighandle_t handler);
- #include <stdio.h>
- void (*signal(int sig,void(*func)(int))) (int);
顺便提一下
函数库调用 | 系统调用 |
在所有的ANSI C编译器版本中,C库函数是相同的 | 各个操作系统的系统调用是不同的 |
它调用函数库中的一段程序(或函数) | 它调用系统内核的服务 |
与用户程序相联系 | 是操作系统的一个入口点 |
在用户地址空间执行 | 在内核地址空间执行 |
它的运行时间属于“用户时间” | 它的运行时间属于“系统”时间 |
属于过程调用,调用开销较小 | 需要在用户空间和内核上下文环境间切换,开销较大 |
在C函数库libc中有大约300个函数 | 在UNIX中大约有90个系统调用 |
典型的C函数库调用:system fprintf malloc | 典型的系统调用:chdir fork write brk; |