函数指针的理解

kevin 2023-04-22

函数的类型与地址

我们来看下面这个典型的函数:

int foo()
{
    return 5;
}

显然foo 是函数名,而int是函数返回值的类型。但是,函数有类型吗?有,函数有自己的类型,比如上面这个函数的类型即为“无参数返回类型为整型”的函数。我们可以这么表示这种类型int (*somefunction)(),同样的,如果是“有两个整形参数且返回值是布尔型”的我们可以这么表示bool (*someotherfunction)(int, int)

以函数类型的角度入手更容易理解

和变量一样,函数在内存中有固定的地址。函数的实质也是内存中一块固定的空间。

比如,当我这样调用函数foo()

cout << reinterpret_cast<void*>(foo);

或者这样:

std::cout<<foo; //在我的机器上打印出来的是数字1,而不是地址,
// 也有说是true的。
// 如果你用python,直接打印函数名(不带括号),出来的肯定是地址

结果是内存中的一个地址:0x103f87e20(具体取决于你的编译器)


函数指针

对于变量我们可以用int *a这样的语法创建一个指针,如果我们想写一个指向函数的指针我们可以这么写:

int(*funcPtr)();  			//函数指针
int (*const funcPtr)();	//或者我们也可以这么写,如果你需要一个静态的函数指针
												s//另外,对于 const int(*funcPtr),意思是这个指针指向的函数的返回值是常量

把一个函数赋值给函数指针

int foo()
{
    return 5;
}
 
int goo()
{
    return 6;
}
 
int main()
{
    int (*funcPtr)() = foo; 	// funcPtr 现在指向了函数foo
    funcPtr = goo; 						// funcPtr 现在又指向了函数goo
 															//但是千万不要写成funcPtr = goo();这是把goo的返回值赋值给了funcPtr
    return 0;
}

再来一波函数练习一下

int foo();
double goo();
int hoo(int x);
 
// 给函数指针赋值
int (*funcPtr1)() = foo; // 可以
int (*funcPtr2)() = goo; // 错误!返回值不匹配!
double (*funcPtr4)() = goo; // 可以
funcPtr1 = hoo; // 错误,因为参数不匹配,funcPtr1只能指向不含参数的函数,而hoo含有int型的参数
int (*funcPtr3)(int) = hoo; // 可以,所以应该这么写

另外,可以这么写

int foo(){
    return 5;
}
int main()
{
    int (*funcPtr1)() = foo;
    int (*funcPtr2)() = &foo; // c++会隐式得把foo转换成&foo,所以你无需再加入&
    std::cout << funcPtr1() << std::endl;
    std::cout << funcPtr2() << std::endl;
}
结果:
5
5

通过函数指针调用函数

int foo(int x)
{
    return x;
}
 
int main()
{
    int (*funcPtr)(int) = foo; 
    (*funcPtr)(5); 	// 通过funcPtr调用foo(5)
    funcPtr(5) 			// 也可以这么使用,在一些古老的编译器上可能不行
    return 0;
}

把函数作为参数传入另一个函数

第一个栗子

#include <iostream>
int add(int a, int b){
    return a+b;
}
int sub(int a, int b){
    return a-b;
}
void func(int e, int d, int(*f)(int a, int b)){ // 重点:把函数指针作为参数,即将函数作为参数
    std::cout<<f(e,d)<<std::endl;
}
int main()
{
    func(2,3,add); // 传入函数名
    func(2,3,sub);	

    return 0;
}

第二个栗子

首先我们来看这个简单的冒泡排序

#include <iostream>

template<typename T>
void bubblesort(T *a, int n){
    bool sorted = false;
    while(!sorted){
        sorted = true;
        for(int i=0; i<n-1; i++)
            if(a[i] > a[i+1]){
                std::swap(a[i], a[i+1]);
                sorted = false;
            }
        n--;
    }
}

int main()
{
    int a[8] = {5,2,5,7,1,-3,99,56};
    bubblesort<int>(a, 8);
    for(auto e:a)
        std::cout << e << " ";


    return 0;
}
// -3 1 2 5 5 7 56 99 [Finished in 0.4s]

我们用ascending和descending两个函数代替大小判断,这样在调用的时候就可以选择是升序或者降序排列了

#include <iostream>
template <typename T>
bool ascending(T x, T y) {
    return x > y; 
}
template <typename T>
bool descending(T x, T y) {
    return x < y;
}
template<typename T>
void bubblesort(T *a, int n, bool(*cmpfunc)(T, T)){
    bool sorted = false;
    while(!sorted){
        sorted = true;
        for (int i=0; i<n-1; i++)
            if (cmpfunc(a[i], a[i+1])) {
                std::swap(a[i], a[i+1]);
                sorted = false;
            }
        n--;
    }
}

int main()
{
    int a[8] = {5,2,5,7,1,-3,99,56};
    int b[8] = {5,2,5,7,1,-3,99,56};

    bubblesort<int>(a, 8, ascending);

    for (auto e:a) std::cout << e << " ";
    std::cout << std::endl;

    bubblesort<int>(b, 8, descending);

    for (auto e:b) std::cout << e << " ";

    return 0;
}
// -3 1 2 5 5 7 56 99 
// 99 56 7 5 5 2 1 -3 [Finished in 0.4s]

设置默认函数

void bubblesort(T *a, int n, bool(*cmpfunc)(T, T) = ascending)