88.函数指针

  函数指针指向的是函数而非对象。和其他指针一样，函数指针指向某种特定类型。函数的类型由它的返回类型和形参类型共同决定，与函数名无关。例如：

//比较两个string对象的长度
bool lengthCompare(const string&, const string&); 

  该函数的类型是bool(const string&, const string&)。 要想声明一个可以指向该函数的指针，只需要用指针替换函数名即可：

//pf指向一个函数，该函数的参数是两个const string的引用，返回值是bool类型
bool (*pf)(const string&, const string&);//未初始化

  从我们声明的名字开始观察，pf前面有个＊，因此pf是指针；右侧是形参列表，表示pf指向的是函数，再观察左侧，发现函数的返回类型是布尔值。因此，pf就是一个指向函数的指针，其中该函数的参数是两个const string的引用，返回值是bool类型。

*pf两端的括号必不可少。如果不写这对括号，则pf是一个返回值为bool指针的函数：
//声明一个名为pf的函数，该函数返回bool*
bool *pf(const string&, const string&); 

1.使用函数指针

  当我们把函数名作为一个值使用时，该函数自动地转换成指针。例如，按照如下形式我们可以将lengthCompare的地址赋给pf：

pf = lengthCompare;//pf指向名为lengthCompare的函数 
pf = &lengthCompare;//等价的赋值语句：取地址符是可选的 

  此外，我们还能直接使用指向函数的指针调用该函数，无须提前解引用指针：

bool bl = pf("hello", "goodbye");//调用lengthCompare函数 
bool b2 = (*pf)("hello", "goodbye");//一个等价的调用 
bool b3 = lengthCompare("hello", "goodbye");//另一个等价的调用

  在指向不同函数类型的指针间不存在转换规则。但是和往常一样，我们可以为函数指针赋个nullptr（参见2.3.2节，第48页）或者值为0的整型常量表达式，表示该指针没有指向任何一个函数：

string::size_type sumLength(const string&, const string&);
bool cstringCompare(const char*, const char*);
pf = 0;//正确：pf不指向任何函数 
pf = sumLength;//错误：返回类型不匹配
pf = cstringCompare;//错误：形参类型不匹配 
pf = lengthCompare;//正确：函数和指针的类型精确匹配 

2.重载函数的指针

  当我们使用重载函数时，上下文必须清晰地界定到底应该选用哪个函数。如果定义了指向重载函数的指针

void ff(int*); 
void ff(unsigned int); 
void (*pf1)(unsigned int) = ff; //pf1指向ff(unsigned)

  编译器通过指针类型决定选用哪个函数，指针类型必须与重载函数中的某一个精确匹配

void (*pf2)(int) = ff;//错误：没有任何一个ff与该形参列表匹配 
double (*pf3)(int*) = ff;//错误：ff和pf3的返回类型不匹配 

3.函数指针形参

  和数组类似（参见6.2.4节，第193页），虽然不能定义函数类型的形参，但是形参可以是指向函数的指针。此时，形参看起来是函数类型，实际上却是当成指针使用：

//第三个形参是函数类型，它会自动地转换成指向函数的指针
void useBigger(const string &s1, const string &s2, bool pf(const string&, const string&));
//等价的声明：显式地将形参定义成指向函数的指针
void useBigger(const string &s1, const string &s2, bool (*pf)(const string&, const string&));

我们可以直接把函数作为实参使用，此时它会自动转换成指针：

//自动将函数lengthCompare转换成指向该函数的指针 
useBigger(s1, s2, lengthCompare); 

  正如useBigger的声明语句所示，直接使用函数指针类型显得冗长而烦琐。类型别名（参见2.5.1节，第60页）和decltype（参见2.5.3节，第62页）能让我们简化使用了函数指针的代码：

//Fune和Func2是函数类型
typedef bool Func(const string&, const string&); 
typedef decltype(lengthCompare) Func2;//等价的类型
//FuncP和FuncP2是指向函数的指针
typedef bool(*FuncP)(const string&, const string&);
typedef decltype(lengthCompare) *FuncP2;//等价的类型 

  我们使用typedef定义自己的类型。Func和Func2是函数类型，而FuncP和FuncP2是指针类型。需要注意的是，decltype返回函数类型，此时不会将函数类型自动转换成指针类型。因为decltype的结果是函数类型，所以只有在结果前面加上＊才能得到指针。可以使用如下的形式重新声明useBigger:

//useBigger的等价声明，其中使用了类型别名
void useBigger(const string&, const string&, Fun);
void useBigger(const string&, const string&, FuncP2); 

  这两个声明语句声明的是同一个函数，在第一条语句中，编译器自动地将Fun表示的函数类型转换成指针。

4.返回指向函数的指针

  和数组类似（参见6.3.3节， 第205页），虽然不能返回一个函数，但是能返回指向函数类型的指针。然而，我们必须把返回类型写成指针形式，编译器不会自动地将函数返回类型当成对应的指针类型处理。与往常一样，要想声明一个返回函数指针的函数，最简单的办法是使用类型别名：

using F = int (int*, int);//F是函数类型，不是指针 
using PF = int(*) (int*, int);//PF是指针类型 

  其中我们使用类型别名（参见2.5.1节，第60页）将F定义成函数类型，将PF定义成指向函数类型的指针。必须时刻注意的是，和函数类型的形参不一样，返回类型不会自动地转换成指针。我们必须显式地将返回类型指定为指针：

PF f1(int);//正确：PF是指向函数的指针，fl返回指向函数的指针
F f1(int);//错误：F是函数类型，f1不能返回一个函数
F *f1(int);//正确：显式地指定返回类型是指向函数的指针

当然，我们也能用下面的形式直接声明f1:

int (*f1(int))(int*, int); 

  按照由内向外的顺序阅读这条声明语句：我们看到f1有形参列表，所以f1是个函数；f1前面有*f1，所以f1返回一个指针；进一步观察发现，指针的类型本身也包含形参列表，因此指针指向函数，该函数的返回类型是int。
  出于完整性的考虑，有必要提醒读者我们还可以使用尾置返回类型的方式（参见6.3.3 节， 第206页）声明一个返回函数指针的函数：

auto f1 (int) -> int (*) (int*, int); 

5.将 auto 和 decltype 用于函数指针类型

  如果我们明确知道返回的函数是哪一个，就能使用decltype简化书写函数指针返回类型的过程。例如假定有两个函数，它们的返回类型都是string::size_type，并且各有两个const string&类型的形参，此时我们可以编写第三个函数，它接受一个string类型的参数，返回一个指针，该指针指向前两个函数中的一个：

string::size_type sumLength(const string&, const string&); 
string::size_type largerLength(const string&, const string&); 
//根据其形参的取值，getFcn函数返回指向sumLength或者largerLength的指针
decltype(sumLength) *getFcn(const string&); 

声明getFcn唯一需要注意的地方是，牢记当我们将decltype作用于某个函数时，它返回函数类型而非指针类型。因此，我们显式地加上*以表明我们需要返回指针，而非函数本身。

参考资料来源：

C++ Primer