函數指針(函數指針作為函數形參/函數類型作為函數返回類型)

函數指針是指向函數的指針變量。 因此“函數指針”本身首先應是指針變量，只不過該指針變量指向函數。這正如用指針變量可指向整型變量、字符型、數組一樣，這里是指向函數。如前所述，C在編譯時，每一個函數都有一個入口地址，該入口地址就是函數指針所指向的地址。有了指向函數的指針變量后，可用該指針變量調用函數，就如同用指針變量可引用其他類型變量一樣，在這些概念上是大體一致的。函數指針有兩個用途：調用函數和做函數的參數。

#include<stdio.h>
int max(int x,int y){return (x>y? x:y);}
int main()
{
    int (*ptr)(int, int);
    int a, b, c;
    ptr = max;
    scanf("%d%d", &a, &b);
    c = (*ptr)(a,b);
    printf("a=%d, b=%d, max=%d", a, b, c);
    return 0;
}

以上來自百度百科

 

函數指針指向的是函數而非對象。和其他指針一樣，函數指針指向某種特定類型。函數的類型由它的返回類型和形參類型共同決定，與函數名無關：

bool length_compare(const string &, const string &)；

該函數的類型是 bool(const string &, const string &)；想要聲明一個指向該函數的指針，只要用指針替換函數名即可：

#include <iostream>
using namespace std;

bool leng_compare(const string &s1, const string &s2){
    return s1.size() > s2.size();
}

int main(void){
    //pf指向一個函數，該函數的參數是兩個 const string 的引用，返回值是 bool 類型
    bool (*pf) (const string &, const string &);//未初始化
    return 0;
}

注意 *pf 兩端的括號必不可少的。如果不寫這對括號，則 pf 是一個返回值為 bool 指針的函數。

 

使用指針函數：

當我們把函數名作為一個值使用時，該函數自動地轉換成指針：

#include <iostream>
using namespace std;

bool leng_compare(const string &s1, const string &s2){
    return s1.size() > s2.size();
}

int main(void){
    //pf指向一個函數，該函數的參數是兩個 const string 的引用，返回值是 bool 類型
    bool (*pf) (const string &, const string &);//未初始化
    pf = leng_compare;//pf指向名為 leng_compare 的函數
    cout << &pf << endl;
    cout << *pf << endl;
    cout << pf << endl;

    pf = &leng_compare;//和上面的那條賦值語句是等價的，即取地址符是可選的
    cout << &pf << endl;
    cout << *pf << endl;
    cout << pf << endl;
    return 0;
}

 

此外，我們還能直接使用指向函數的指針調用該函數，無需提前解引用指針：

#include <iostream>
using namespace std;

bool leng_compare(const string &s1, const string &s2){
    return s1.size() > s2.size();
}

int main(void){
    //pf指向一個函數，該函數的參數是兩個 const string 的引用，返回值是 bool 類型
    bool (*pf) (const string &, const string &);//未初始化
    pf = leng_compare;//pf指向名為 leng_compare 的函數
    bool flag1 = pf("acfjls", "fjsl");//調用leng_compare函數
    bool flag2 = (*pf)("fjlsfld", "jfs");//一個等價調用
    bool flag3 = leng_compare("fjslfjs", "jfkdl");//另一個等價調用
    return 0;
}

指向不同函數類型的指針間不存在轉換規則。但是和往常一樣，我們可以為函數指針賦一個 nullptr 或者值為 0 的常量表達式，表示該指針沒有指向任何一個函數。

 

重載函數的指針：

當我們使用重載函數的指針時，上下文必須清晰地界定到底應該選用哪個函數。編譯器通過指針類型確定選用哪個函數，指針類型必須與重載漢薩中的某一個精確匹配：

#include <iostream>
using namespace std;

int gel(int* x){}

int gel(unsigned int x){}

int main(void){
    int cnt = gel(1);//單獨函數調用是可以不是精確匹配，只要能有最佳匹配即可
    // int (*pf1)(int) = gel;//錯誤：形參列表不能精確匹配
    // double (*pf2)(int*) = gel;//錯誤：和第一個gel函數返回類型不匹配，和第二個gel函數形參不匹配
    int (*pf3)(unsigned int) = gel;//正確
    return 0;
}

 

函數指針形參：

和數組類似，雖然不能定義函數類型的形參，但是形參可以是指向函數的指針。此時形參看起來是函數類型，實際上卻是當成指針使用：

#include <iostream>
using namespace std;

bool length_compare(const string &, const string &){}

//第三個形參是函數類型，它會自動轉換成指向函數的指針
void max(const string &s1, const string &s2, bool pf(const string &, const string &)){}
//等價聲定義，顯示地將形參定義成指向函數的指針
// void max(const string &s1, const string &s2, bool (*pf)(const string &, const string &)){};

int main(void){
    max("fjs", "jfls", length_compare);//把函數當作為實參使用，此時它會自動地轉換成指針
    return 0;
}

 

可以使用 typedef 定義自己的類，簡化函數使用函數指針：

#include <iostream>
using namespace std;

bool length_compare(const string &, const string &){}

// gel1 和 gel2 是等價的函數類型
typedef bool gel1(const string &, const string &);
typedef decltype(length_compare) gel2;

//gel3 和 gel4 是等價的指針類型
typedef bool(*gel3)(const string &, const string &);
typedef decltype(length_compare) *gel4;

//需要注意的是這里的 decltype 返回的是函數類型，此時不會將函數類型自動轉換成指針類型，只有在 decltype 返回結果前加上 * 才能得到指針

void max(const string &s1, const string &s2, gel1){}//編譯器自動將gel1轉換成指針類型了

// void max(const string &s1, const string &s2, gel3){}//等價聲明

int main(void){
    max("fjs", "jfls", length_compare);//把函數當作為實參使用，此時它會自動地轉換成指針
    return 0;
}

 

返回指向函數的指針：

和數組類似，雖然不能返回一個函數，但是能返回指向函數類型的指針。然而，我們必須把返回類型寫成指針的形式，編譯器不會自動地將函數返回類型當成對應的指針類型處理。而想要聲明一個返回函數指針的函數，可以直接聲明，使用類型別名，尾置類型等：

#include <iostream>
using namespace std;

using gel1 = int(int*, int);//gel1是函數類型，不是指向函數的指針
using gel2 = int(*)(int*, int);//gel2是指向函數的指針
// typedef int (*gel3)(int*, int);//gel2的等價類型

// gel1 lou(int x);//錯誤：gel1是函數類型，不是指針類型
gel2 lou(int x);
gel1* lou(int x);
int (*lou(int x))(int *, int);//不使用類型別名，直接聲明
auto lou(int) -> int (*)(int *, int);//使用尾置返回類型

int main(void){
    return 0;
}

 

使用 decltype：

當我們明確知道返回的函數是哪一個，就能使用 decltype 簡化書寫函數指針返回類型的過程，需要注意的是 decltype 返回的不是指針，需要添加 *，這點和數組是一樣的：

#include <iostream>
using namespace std;

int gel(int *, int);

decltype(gel) *lou(int x);//注意這里的*不能落掉

int main(void){
    return 0;
}