C语言——函数指针详解

简介

类似变量在内存中会分配一个空间，函数在内存中也会分配一个空间，这个空间的入口（或者叫首地址）称为函数的地址。用整型指针可以保存整形变量的地址，同样地，用函数指针可以保存函数的地址。

类比讲解

1. 声明指针

• 整型指针：int *int_ptr; 表示一个指向整型变量的指针。
• 函数指针：int (*func_ptr)(int, int); 表示一个指向返回类型为int，参数为两个int的函数的指针。

2. 赋值指针

• 整型指针：int_ptr = &value; 将整型变量的地址赋值给指针。
• 函数指针：func_ptr = &add; 将函数的地址赋值给函数指针。

func_ptr = add;写法与func_ptr = &add;等价
在C语言中，函数的名字本身就代表了函数的地址。因此，&add 和 add 都表示函数add的地址。

1. 通过指针使用

• 整型指针：*int_ptr 通过指针访问或修改整型变量的值。
• 函数指针：func_ptr(5, 3) 通过指针调用函数，就像直接调用add(5, 3)一样。

示例

整型指针示例

#include <stdio.h>

int main() {
    int value = 42; // 整型变量
    int *int_ptr = &value; // 声明并初始化整型指针

    // 通过指针访问整型变量
    printf("Value: %d\n", *int_ptr); // 输出 42

    // 通过指针修改整型变量
    *int_ptr = 58;
    printf("New Value: %d\n", value); // 输出 58

    return 0;
}

函数指针示例

#include <stdio.h>

// 一个简单的函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    // 1. 声明函数指针
    int (*func_ptr)(int, int); // 指向返回类型为int，参数为两个int的函数的指针

    // 2. 赋值函数指针
    func_ptr = &add; // 将函数add的地址赋值给函数指针

    // 3. 通过函数指针调用函数
    int result = func_ptr(5, 3); // 等同于调用 add(5, 3)
    printf("Result: %d\n", result); // 输出 8

    return 0;
}

将函数指针作为函数的传入参数

函数指针作为函数的传入参数，可以让函数内部调用外部实现的函数。在保证主逻辑不变的情况下，通过改变传入函数的逻辑，最终影响主逻辑的输出。

#include <stdio.h>

// 定义一个函数，返回两个整数中较大的那个
int Max(int x, int y) {
    return x > y ? x : y;
}

// 定义一个函数，接收两个整数和一个函数指针作为参数
int GetValue(int x, int y, int (*p)(int, int)) {
    return (*p)(x, y);  // 通过函数指针调用传入的函数
}

int main(void) {
    int a = 1, b = 0;  // 定义两个变量a和b
    // 将Max函数的指针传递给GetValue函数
    int maxValue = GetValue(a, b, Max);
    printf("The max value is: %d\n", maxValue);  // 输出最大值
    return 0;
}

这种设计在许多实际应用中都非常有用。例如，C标准库中的qsort函数就是一个典型的例子。qsort函数需要一个比较函数来决定排序的顺序。通过传递不同的比较函数，我们可以实现不同的排序方式（升序或降序）。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 升序比较函数
int compare_asc(const void *a, const void *b) {
    return (*(int*)a - *(int*)b);
}

// 降序比较函数
int compare_desc(const void *a, const void *b) {
    return (*(int*)b - *(int*)a);
}

int main() {
    int array[] = {5, 2, 9, 1, 5, 6};
    int size = sizeof(array) / sizeof(array[0]);

    // 使用升序比较函数排序
    qsort(array, size, sizeof(int), compare_asc);
    printf("Sorted array (ascending): ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");

    // 使用降序比较函数排序
    qsort(array, size, sizeof(int), compare_desc);
    printf("Sorted array (descending): ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}