本文主要是介绍C/C++:函数指针,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
文章目录
- 引言
- 函数指针的概念
- 函数指针的实现
- C语言实现
- C++实现
- 函数指针的应用
引言
我们之前学过各种各样指针,今天我们来讨论一下函数指针
我们先分析C和C++不同定义函数指针的方式,然后进一步探讨函数指针的应用。
函数指针的概念
函数指针是一种特殊的指针,它指向的不是变量地址,而是函数的地址。在C和C++等语言中,函数指针允许程序在运行时通过指针调用函数,这提供了编程上的灵活性和动态性。使用函数指针,你可以将函数作为参数传递给其他函数
,或者从函数中返回函数地址,从而实现回调(callback)机制、函数表(函数数组)等功能。有了函数指针,我们就可以高效的调用该函数。
函数指针的实现
C语言实现
在C语言中,函数被视为存储在内存中的一段可执行代码,每个函数都有一个唯一的地址。函数指针是一个指针变量,它存储了一个函数的地址。你可以将函数指针用来调用函数,就像你可以使用普通指针来访问变量一样。一般地,我们认为:函数名就是该函数的地址
函数指针的一般声明形式如下:
return_type (*pointer_name)(parameter_type1, parameter_type2, ...);
说明一下:
return_type
:函数指针对应的函数返回值类型。pointer
:函数指针的名称parameter_type1
:函数要传入的参数类型。
函数指针看起来比较复杂,待到调用该函数时,可以通过函数指针找到函数在内存中的位置,进而完成调用。
函数指针的定义和初始化
要声明和初始化函数指针,首先需要知道要指向的函数的签名(返回类型和参数类型)。然后,你可以声明一个函数指针变量,并将其初始化为指向特定函数的地址。
以下是一个简单的示例:
int add(int a, int b)
{return a + b;}
int main()
{//定义一个返回值为int,参数为int,int类型的函数的函数指针int(*ptr)(int, int);ptr = add;//函数名是函数地址,将函数指针指向add函数int ret=ptr(10, 20);//然后进行调用printf("%d", ret);
}
以下是另外一个C语言指针实现的方式
typedef return_type(*pointer_name)(parameter_type1, parameter_type2, ...);
return_type
:函数指针对应的函数返回值类型。pointer
:函数指针的名称parameter_type1
:函数要传入的参数类型。
听起来这和刚刚的实现方式没有什么区别,接下来我们看一个示例
int add(int a, int b)
{return a + b;}
int main()
{//定义一个返回值为int,参数为int,int类型的函数的函数指针类型typedef int(*ptr)(int, int);//定义一个函数指针对象ptr p1;//函数名是函数地址,将函数指针对象指向add函数p1 = add;//然后进行调用int ret=p1(10, 20);printf("%d", ret);}
如上两种方式有什么区别呢?
在C语言中,typedef void(*ptr)(int,int);
和 void(*ptr)(int,int);
这两行代码在本质上是有区别的,尽管它们看起来相似,但它们的用途和效果完全不同。
-
typedef void(*ptr)(int,int);
这行代码定义了一个新的类型别名
ptr
,这个别名是一个指向函数的指针类型,该函数接受两个int
类型的参数并返回void
。使用typedef
的目的是为了简化后续的代码,使得在需要声明这种类型的指针时,可以直接使用ptr
而不是每次都写出完整的函数指针类型。例如,之后你可以这样声明一个变量:
ptr myFunctionPointer;
这里
myFunctionPointer
就是一个指向函数的指针,这个函数接受两个int
参数并返回void
。 -
void(*ptr)(int,int);
这行代码本身并不定义一个新的类型别名,而是直接声明了一个名为
ptr
的变量,这个变量是一个指向函数的指针,该函数接受两个int
类型的参数并返回void
。这里没有使用typedef
,所以ptr
只是一个具体的变量名,而不是一个可以复用的类型别名。如果你只写了这一行代码,那么
ptr
就是这个特定类型的唯一变量名,你不能再用ptr
来声明其他同类型的变量,除非你在另一个作用域内重新声明(这通常不是一个好主意,因为它会导致混淆)。
总结来说,typedef
用于定义类型别名,使得代码更加简洁和可重用;而直接声明变量(如void(*ptr)(int,int);
)则只是创建了一个具体的变量实例,没有定义新的类型别名。在实际编程中,使用typedef
来定义函数指针类型别名是一种更常见和推荐的做法。
C++实现
在C++中,std::function
是C++11及以后版本中引入的一个模板类,它提供了一种通用的方式来存储、复制和调用任何可调用实体(Callable),比如函数、Lambda表达式、函数对象、绑定表达式(通过std::bind
创建的)以及指向成员函数和指向数据成员的指针。
当你看到这样的代码:
using func = std::function<void()>;
这里定义了一个类型别名func
,它是std::function
的一个特化版本,专门用于存储和调用没有参数且返回类型为void
的可调用实体。
示例
下面是一个简单的示例,展示了如何使用std::function<void()>
(通过类型别名func
)来存储和调用不同的可调用实体:
#include <iostream>
#include <functional>// 定义一个类型别名
using func = std::function<void()>;// 一个普通的函数
void printHello() {std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
}// 一个Lambda表达式
auto printLambda = []() {std::cout << "Lambda says hello!" << std::endl;
};// 一个函数对象
struct PrintFunctor {void operator()() const {std::cout << "Functor says hello!" << std::endl;}
};int main() {// 创建一个func类型的变量,并存储一个函数指针func f1 = printHello;f1(); // 调用printHello// 创建一个func类型的变量,并存储一个Lambda表达式func f2 = printLambda;f2(); // 调用Lambda// 创建一个func类型的变量,并存储一个函数对象func f3 = PrintFunctor();f3(); // 调用函数对象的operator()return 0;
}
在这个示例中,func
类型被用来存储和调用三种不同类型的可调用实体:一个普通函数、一个Lambda表达式以及一个函数对象。这展示了std::function
的灵活性和强大功能。
函数指针的应用
构建函数表
#include <iostream> // 定义几个函数
void func1() { std::cout << "Function 1" << std::endl; }
void func2() { std::cout << "Function 2" << std::endl; }
void func3() { std::cout << "Function 3" << std::endl; }// 函数指针数组(函数表)
void (*functions[])() = { func1, func2, func3 };int main() {// 通过索引调用函数 functions[1](); // 调用func2 return 0;
}
回调函数
#include <iostream>
#include <algorithm> // 用于std::sort // 定义一个回调函数类型
typedef void (*Callback)(int);// 一个简单的函数
void printNumber(int n) {std::cout << n << std::endl;
}// 使用回调函数的函数 作为参数的形式传入
void processNumbers(int numbers[], int size, Callback cb) {for (int i = 0; i < size; ++i) {cb(numbers[i]);}
}int main() {int numbers[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };processNumbers(numbers, 5, printNumber); // 传递回调函数 return 0;
}
实现多态
#include <stdio.h> // 定义几种行为的函数
void animalSoundCat() { printf("Meow\n"); }
void animalSoundDog() { printf("Woof\n"); } // 结构体,包含函数指针
typedef struct { void (*makeSound)();
} Animal; // 创建并初始化动物
void createAnimal(Animal *animal, void (*soundFunc)()) { animal->makeSound = soundFunc;
} int main() { Animal cat, dog; createAnimal(&cat, animalSoundCat); createAnimal(&dog, animalSoundDog); cat.makeSound(); // 输出: Meow dog.makeSound(); // 输出: Woof return 0;
}
这篇关于C/C++:函数指针的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!