指针之旅（4）—— 指针与函数：函数指针、转移表、回调函数

目录

1. 函数名的理解

1.1 “函数名”和“&函数名”的含义

1.2 函数(名)的数据类型

2. 函数指针(变量)

2.1 函数指针(变量)的创建格式

2.2 函数指针(变量)的使用格式

2.3 例子 · 判别

3. typedef 关键字

3.1 typedef的作用

3.2 typedef的运作逻辑 和 函数指针类型的重命名

4. 函数指针数组

5. 转移表

5.1 转移表的概念

5.2 转移表 与 加减乘除计算器

6. 回调函数

6.1 回调函数的概念

6.2 回调函数 与 加减乘除计算器

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1. 函数名的理解

1.1 “函数名”和“&函数名”的含义

我们在《指针之旅（3）—— 指针与数组》中了解过“数组名”代表数组首元素的地址，“&数组名”代表整个数组的地址，共2种含义。但是在函数这可就不一样了：

“函数名”和“&函数名” 在数值上相同，在含义上也相同，都表示函数的地址。

代码演示： 

int add(int a, int b)
{return a+b;
}
int main()
{printf("add = %p\n",add);printf("&add = %p\n", &add);return 0;
}

add与&add数值一样: 

它们的含义也相同，且都不能进行+-操作：

1.2 函数(名)的数据类型

函数的数据类型：

• 在函数声明中，去掉函数名就是函数的数据类型了：
• 即“ 返回类型 (参数表) ”

比如：

 这里的加法函数add的声明是“int add(int a, int b)”，它的数据类型是“int (int , int)”。(其实在函数声明时，参数表中的变量名可以省略)

2. 函数指针(变量)

2.1 函数指针(变量)的创建格式

我们类比推理一下：

• 字符指针-->是指针变量-->存放的是字符变量的地址
• 整型指针-->是指针变量-->存放的是整型变量的地址
• 函数指针-->是指针变量-->存放的是函数的地址

所以我们知道了函数指针的定义：函数指针(变量)存放的是函数的地址。

函数指针(变量)的2种初始化：

1. 返回类型  函数名 (参数表);                                                //先要有函数

2. ❶同返回类型  (* 函数指针名) (同参数表) = &函数名；      //再有函数指针

    ❷同返回类型  (* 函数指针名) (同参数表) = 函数名；

（两种初始化都可以，因为“函数名”和“&函数名”代表的含义相同）

以加法函数“int add(int a,int b)”举例，函数指针的创建和初始化可以写成：

• int (*pf)( int a, int b) = &add;
• int (*pf)( int , int ) = add;

(参数表中的变量名可写可不写)

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为什么创建方式是“ int (*pf)(int, int) = &add ”，而不是“ int(*)(int, int) pf = &add ”?

原因：“(参数表)”中的小括号()是函数调用操作符，函数调用操作符有两种功能，(1)是声明函数(2)是调用函数。无论哪种功能，它的结合规则都是自左向右结合。

补充：函数指针创建时，函数调用操作符此时的作用是(1)声明函数。由于这里声明的对象是指针，所以使得该指针获得了函数的性质。

2.2 函数指针(变量)的使用格式

函数指针(变量)的2种使用格式：

❶ (*函数指针名)(参数1，参数2，…);                //可理解为“ *&函数名（参数表）”

❷ 函数指针名 (参数1，参数2，…);                  //可理解为“ 函数名（参数表）”

这两种方式是一样的。

代码举例：

int add(int a, int b)
{return a + b;
}
int main()
{int (*pf)(int, int) = &add;printf("%d\n", (*pf)(60, 4));printf("%d\n", pf(60, 4));return 0;
}

可以看到，两种使用格式都能算出正确的结果。

2.3 例子 · 判别

例子1：

 ( *( void (*)( ) ) 0 )( );        //请解读该语句的意思，提示：切入点是viod(*)()

图解：

这句话的意思是：

(1)先将0强制转换成void(*)()型的函数指针。

即：( void (*)() ) 0;

(2)然后去调用0地址处的函数。

即：( *0 )( );

例子2：

  void ( * signal(int , void(*)(int) ) )(int);        //请解读该语句的意思

提示：

(1)切入点是 signal、void(*)(int)和最后一个(int)。

(2)以 “函数名 (参数表)” 的形式组合。

图解：

写成这样让大家好理解一点：（但在编译器中不能写成这样，是错的）

void (*)(int)   signal   ( int , void(*)int ) ;

      |                   |              |

      |                   |     这是参数表，调用该函数时要输入这两种类型的变量            

      |        signal是函数名

void(*)(int)是函数的返回类型                                          

3. typedef 关键字

3.1 typedef的作用

typedef作用的对象只有数据类型，用来给类型进行重命名(定义新的别名)。可以将复杂的类型，简单化。

最基础的使用方式：

1.    typedef    要被重命名的类型    新的别名;

⽐如，你觉得 unsigned int 写起来不⽅便，如果能写成 uint 就⽅便多了，那么我们可以使⽤：

• typedef  unsigned int  uint;     

//虽然unsigned与int直接有空格，但是unsigned int是一种计算机中的内置类型，是合起来看的

可以看到，旧的类型重命名后依然能被使用。

3.2 typedef的运作逻辑 和 函数指针类型的重命名

typedef的运作逻辑是：

在正常创建变量(指针、数组、函数)的格式基础上，原本书写变量名(指针名、数组名、函数名)的地方，typedef把该地方的内容当作是旧类型的别名。

比如，我们要创建一个数组int arr[10]，但是要求用typedef的方式创建。

这个arr数组的类型是int [10]，我们可以把它重命名为int10。

但正确的重名方式是：typedef  int int10[10];

而不是：typedef  int [10]  int10;

如下：

函数指针类型的重命名规则也是如此：

比如，我们把 指向加法函数的指针类型 重命名成PADD，应该写成：typedef int(*PADD)(int , int);

代码如下：

int add(int a, int b)
{return a + b;
}typedef int (*PADD)(int a, int b);	//参数表中的变量名可不写
int main()
{//创建函数指针paddPADD padd = &add;//以函数指针的方式调用函数addint ret = padd(4, 10);printf("4与10之和为%d\n", ret);return 0;
}

结果：

4. 函数指针数组

函数指针数组中的每个元素，它的数据类型都是函数指针类型。

函数指针数组的创建格式：

• 在函数指针名后面加上下标引用操作符[ ]，并写上数组元素的个数：
• 即“ 返回类型 ( *函数指针数组名[数组元素个数] )( 参数表 ) ”

补充：谁最先与名字结合，该名称的本质就是什么。[ ]的优先级比*的优先级高，所以下标引用操作符[ ]最先与名字结合，所以函数指针数组的本质是一个数组。

比如我们要创建一个有3个元素的数组parr，每个元素的类型都是int (*)( )。

正确的格式：

• int (*parr[3])( ) = {0};

常见错误格式：

• int *parr[3]( );
• int (*)( ) parr[3];

5. 转移表

5.1 转移表的概念

转移表的本质是一个函数指针数组。传统的条件选择语句（如switch）在处理大量操作时会变得冗长，而转移表通过将操作映射到函数指针数组中，可以显著减少代码的重复性。

5.2 转移表 与 加减乘除计算器

我们来做一个只有加减乘除的整型计算器，一开始我们会这样想：

头文件counter.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
int add(int a, int b);
int sub(int a, int b);
int mul(int a, int b);
int div(int a, int b);
void menu();

函数文件counter.c（包含计算器函数与菜单函数）

#include"counter.h"
int add(int a, int b)	//1.加法
{return a + b;
}int sub(int a, int b)	//2.减法a-b
{return a - b;
}int mul(int a, int b)	//3.乘法
{return a * b;
}int div(int a, int b)	//4.除法a/b
{return a / b;
}void menu()		//菜单页面
{printf("*************************\n");printf("    1:加法\t2:减法 \n");printf("    3:乘法\t4:除法 \n");printf("-> 0:退出 \n");printf("*************************\n");printf("请选择并输入对应的数字：");
}

最后我们写成一个简单的计算器程序： test1.c 

版本1——普通版：
#include"counter.h"
int main()	
{int input;	  //input对应菜单的选择int x, y;	 //x和y分别对应运算的数值a和bint ret;	//ret接收计算器运算后结果do{menu();scanf("%d", &input);switch (input){case 1:printf("输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = add(x, y);printf("计算结果是：%d\n\n", ret);break;case 2:printf("输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = sub(x, y);printf("计算结果是：%d\n\n", ret);break;case 3:printf("输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = mul(x, y);printf("计算结果是：%d\n\n", ret);break;case 4:printf("输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = div(x, y);printf("计算结果是：%d\n\n", ret);break;case 0:printf("程序已成功退出\a\n");break;default:printf("选择错误，请重新选择：\n");break;	//这个break可以不写}} while (input);	//input等于0就退出程序return 0;
}

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我们可以发现，这个基础的版本有很多重复的部分。比如：

1. printf("输入2个操作数：");
2. scanf("%d %d", &x, &y);
3. ret = add(x, y);
4. printf("计算结果是：%d\n\n", ret);

这4句相似语句重复出现了4次

思考一下，能不能让这4句话只出现一次？

1. 这4句相似的话唯一不同的地方在于“ret = 函数返回值”。
2. 加减乘除这4个函数，他们都是int (int, int)型，我们可以用一个函数指针数组来对这4个函数进行映射。

于是我们有了下面这个版本： test2.c 

版本2——转移表法：
int main()	
{int input;	int x, y;	int ret;		 //创建转移表int (*pfun[5])(int, int) = { 0,add,sub,mul,div }; //pfun[0]=0后，使得函数选择与下标序号一一对应。do{menu();scanf("%d", &input);if (input >= 1 && input <= 4){printf("输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = pfun[input](x, y);//通过下标引用操作符[]和函数调用操作符()来使用对应的函数printf("计算结果是：%d\n", ret);}else if (input == 0){printf("程序已成功退出\a\n");}else{printf("选择错误，请重新选择：\n");}} while (input);return 0;
}

6. 回调函数

6.1 回调函数的概念

回调函数的概念：

如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另⼀个函数，当这个指针被⽤来调⽤其所指向的函数时，被调⽤的函数就是回调函数。

回调函数不是由该函数的实现⽅直接调⽤，⽽是在特定的事件或条件发⽣时由另外的⼀⽅调⽤的，⽤于对该事件或条件进⾏响应。

举例说明：

假设现在有一个叫blog的函数,它的函数声明是这样的：int  blog( int (*pfun)(int , int)  , int n);

• 那么pfun所指向的函数就是回调函数，函数指针pfun接收着回调函数的地址。
• blog函数是调用回调函数的函数。(也叫主调函数 或者 回调触发函数)

6.2 回调函数 与 加减乘除计算器

对于版本1的重复的4句话，我们可以通过函数回调的方式使其变成1句话： test3.c 

版本3——函数回调版
//调用回调函数的汇合函数
void calculator(int (*pfun)(int, int)) //输入的参数是计算器函数的地址，形参pfun是函数指针
{int x, y;printf("输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);//使用计算器函数int ret = pfun(x, y);printf("计算结果是：%d\n", ret);
}int main()
{int input;do{menu();scanf("%d", &input);switch (input){case 1:calculator(add);//case1的回调函数是addbreak;case 2:calculator(sub);//case2的回调函数是subbreak;case 3:calculator(mul);//case3的回调函数是mulbreak;case 4:calculator(div);//case4的回调函数是divbreak;case 0:printf("程序已成功退出\a\n");break;default:printf("选择错误，请重新选择：\n");}} while (input);return 0;
}

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