函数指针
一、普通的函数指针
一旦函数被编译并载入计算机中执行,它就会占用一块内存,这块内存有一个地址,因此函数也有地址。
1. 定义一个函数指针
示例代码如下:
void (*funcPtr)();
这个例子将funcPtr定义为一个指向函数的指针,这个函数没有参数,返回值为空。
注:*funcPtr 两侧的括号是必须的,如果去掉括号,
void *funcPtr(); // 这表示funcPtr是一个函数,它返回类型为 void*
由于直接定义一个函数指针显得冗长,我们可以使用typedef对其进行简化,如下:
typedef void (*FuncPtrType)();
此时我们将FuncPtrType定义为了一个函数指针类型,
接下来我们可以使用这个类型来定义变量:
FuncPtrType funcPtr; // 这个funcPtr与void (funcPtr*)();中的含义是一样的。
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,
2
3 float (*(*fp2)(int, int, float))(int);
4
5 typedef double (*(*(*fp3)())[10])();
6 fp3 a;
7
8 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!
同学们,你们能说出它的含义么???
2. 使用函数指针
在使用函数指针之前,我们首先要弄明白什么是函数指针。
先看一段代码:、
2 cout<<"hello.\n";
3 }
4
5 typedef void (*FuncPtr)();
6
7 int main(){
8 func();
9 (*func)(); // 输出:hello. 注意这一行
10
11 FuncPtr fp = func;
12 fp(); // 输出:hello.
13 fp = &func;
14 fp(); // 输出:hello.
15 (*fp)(); // 输出:hello.
16 }
当这段代码成功被执行的时候,我自己也有点迷糊了,产生这样一个疑问:
函数名到底是什么东东?
我最初的认识是函数名就是代表了一段代码。但是(*func)();这行代码却可以正确地运行,那函数名是一个函数指针?但是fp = &func;这一行代码也没有错啊,Oh, My Dog.
在《C陷阱与缺陷》中有这样一段描述:
fp是一个函数指针,那么*fp就是该指针所指向的函数,所以(*fp)()就是调用该函数的方式。ANSI C标准允许程序员将上式简写为fp(),但是一定要记住这种写法只是一种简写形式。
在表达式(*fp)()中,*fp两侧的括号非常重要,因为函数运算符()的优先级要高于单目运算符*。如果*fp没有括号,那么*fp实际上与*(fp())的含义完全一致,ANSI C把它写作*(*(fp)())的简写形式。
根据以上的描述,我们似乎可以得到这样一个结论:
1. func是一个函数指针
2. func()是(*func)()的一个简写形式
3. &func是&(*func)的简写形式
如果这样理解正确的话,那么上面那段代码就顺理成章了。
有一种使用函数指针的方式很常用,叫做表驱动编码(table-driven code),使用这种方法可以根据不同的状态码来选择执行不同的函数。如果你用过MFC的话,应该对那个MESSAGE_MAP印象深刻吧,它本质上也是使用了这种思想,根据不同的消息ID来选择消息处理函数。
我们可以列出这种方式的一个框架,
2 struct Msg{
3 int ID;
4 FuncPtr func;
5 };
6
7 FuncPtr func1, func2, func3; // 声明三个函数指针
8 // 对函数指针赋值
9 initialFuncPtr();
10
11 Msg arrMsg[] = {1, func1, 2, func2, 3, func3, 0, NULL}; // 最后一个赋值为0
12
13 int ID = GetMsgID();
14 for (int i=0; arrMsg[i].ID; ++i){
15 if (ID == arrMsg[i].ID)
16 arrMsg[i].func();
17 }
二、成员函数的指针
先看如下代码:
2 public:
3 bool equals(const Object& obj){ return true; }
4 };
5
6 int main(){
7 bool (Object::*equalsPointer)(const Object &); // 定义一个成员函数指针
8 equalsPointer = &Object::equals; // 为equalsPointer进行赋值
9 Object obj;
10 cout << boolalpha << (obj.*equalsPointer)(obj) << endl;
11 }
第7行:bool (Object::*equalsPointer)(const Object &);
这一行定义了一个指向Object类成员函数的指针equalsPointer,这种函数的返回值类型为bool,并且有一个参数,参数类型为const Object &。
其中:Object::*equalsPointer两边的括号是必须的,如果没有括号:
bool Object::*equalsPointer(const Object &);
上边的表达式是一个无效的函数声明
第8行:equalsPointer = &Object::equals;
这一行为equalsPointer进行了赋值。将Object::equals的指针赋给了equalsPointer。
其中:与普通函数指针不同的是,若想取成员函数的指针必须使用(&)取地址运算符。也就是说,如果写成如下形式:
equalsPointer = Object::equals; // Error,取成员函数的地址必须使用&
第10行:(obj.*equalsPointer)(obj)
这一行调用了equalsPointer所指向的成员函数。
C++中有两个针对成员指针的操作符:
1. 成员指针解引用操作符(.*)从对象或引用获取成员;
2. 成员指针箭头操作符(->*)从对象的指针获取成员。
上边的例子中使用了(.*)操作符,(obj.*equalsPointer)(obj)
其中,obj.*equalsPointer两边的括号是必须地,如果去掉括号:
obj.*equalsPointer(obj) // 相当于:obj.*(equalsPointer(obj)),这会有编译错误
在上边的表达式中,因为调用操作符”()”的优先级比成员指针操作符优先级高,所以不能去掉小括号。