C/C++函數(shù)指針與指針函數(shù)

1 什么是指針？

定義：指針是程序數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址，而指針變量是用來保存這些地址的變量;

上面一個(gè) 4GB 的內(nèi)存可以存放 2^32 字節(jié)的數(shù)據(jù)。左側(cè)連續(xù)的十六進(jìn)制編號(hào)就是內(nèi)存地址，每個(gè)內(nèi)存地址對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間。而指針變量保存的就是這個(gè)編號(hào)，也即內(nèi)存地址。

指針的聲明：

指針其實(shí)就是一個(gè)變量，指針的聲明方式與一般的變量聲明類似，如下：

int?*p;?????????//?聲明一個(gè)?int?類型的指針?p，該指針指向一個(gè)int類型的對(duì)象
char?*p?????????//?聲明一個(gè)?char?類型的指針?p，該指針指向一個(gè)int類型的對(duì)象
int?*arr[10]????//?聲明一個(gè)指針數(shù)組，該數(shù)組有10個(gè)元素，其中每個(gè)元素都是一個(gè)指向?int?類型對(duì)象的指針
int?(*arr)[10]??//?聲明一個(gè)數(shù)組指針，該指針指向一個(gè)?int?類型的一維數(shù)組
int?**p;????????//?聲明一個(gè)指針?p?，該指針指向一個(gè)?int?類型的指針

聲明一個(gè)指針變量并不會(huì)自動(dòng)分配任何內(nèi)存。在對(duì)指針進(jìn)行間接訪問之前，指針必須進(jìn)行初始化：或是使他指向現(xiàn)有的內(nèi)存，或者給他動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，否則我們并不知道指針指向哪兒，這個(gè)問題需要特別關(guān)注。

2 什么是函數(shù)指針？

函數(shù)指針定義：函數(shù)指針是指向函數(shù)的指針變量。因此“函數(shù)指針”本身首先應(yīng)是指針變量，只不過該指針變量指向函數(shù)。這正如用指針變量可指向整型變量、字符型、數(shù)組一樣，這里是指向函數(shù)。

其通用表達(dá)式為：類型說明符 (*函數(shù)名) (參數(shù))

int?(*fun)(int?x)??//函數(shù)指針的定義
int?(*fun)(int?x，int?y)?//函數(shù)指針的定義

函數(shù)指針在PC軟件開發(fā)中使用較少，在嵌入式行業(yè)使用較多，但是無論是PC軟件還是嵌入式軟件，理解函數(shù)指針的定義和使用，對(duì)于理解程序設(shè)計(jì)都是很有好處的。

函數(shù)指針的賦值

函數(shù)指針和其他指針一樣定義之后使用之前也是需要初始化。

函數(shù)指針有兩個(gè)用途：調(diào)用函數(shù)和做函數(shù)的參數(shù)

int?(*fun)(int?x，int?y)?//函數(shù)指針的定義
fun?=?&Function??????????//函數(shù)指針的賦值方式1
fun?=?Function???????????//函數(shù)指針的賦值方式2
x?=?(*fun)()?????????????//函數(shù)指針的調(diào)用方式1
x?=?fun()????????????????//函數(shù)指針的調(diào)用方式2

函數(shù)賦值的時(shí)候取地址運(yùn)算符&不是必需的，因?yàn)橐粋€(gè)函數(shù)標(biāo)識(shí)符就表示了它的地址，并且賦值的時(shí)候函數(shù)不需要帶圓括號(hào)；

如果是函數(shù)調(diào)用，還必須包含一個(gè)圓括號(hào)括起來的參數(shù)表。

函數(shù)指針的用法

我們使用指針的時(shí)候，需要通過鑰匙 * 來取其指向的內(nèi)存里面的值，函數(shù)指針使用也如此。通過用(*pf)取出存在這個(gè)地址上的函數(shù)，然后調(diào)用它。

char*??fun(char*?p1,char*?p2)
{
??int?i?=?0;
??i?=?strcmp(p1,p2);
??if(0?==?i)
??{
????return?p1;
??}
??else
??{
?????return?p2;
??}
}
int?main()
{
??char?*?(*pf)(char*?p1,char*?p2);
??pf?=?&fun;
??(*pf)("aa","bb");
??return?0;
}

這里需要注意到是，在Visual C++6.0里，給函數(shù)指針賦值時(shí)，可以用&fun或直接用函數(shù)名fun。這是因?yàn)楹瘮?shù)名被編譯之后其實(shí)就是一個(gè)地址，所以這里兩種用法沒有本質(zhì)的差別。

用法延申

當(dāng)我們不滿足于函數(shù)指針上面如此簡(jiǎn)單的用法時(shí)，這時(shí)候需要一個(gè)高級(jí)用法來擴(kuò)展我們對(duì)于函數(shù)指針的認(rèn)知邊界。

感興趣的同學(xué)可以看看下面這個(gè)用法，并嘗試?yán)斫庠摫磉_(dá)式是如何使用的函數(shù)指針。

(*?(void(*)())?0)();?//出自《C?Trap?and?Pitfalls》這本經(jīng)典的書

答案如下：? ?``

• 第一步：通過void(*) ()，可以明白這是一個(gè)函數(shù)指針類型。這個(gè)函數(shù)沒有參數(shù)，沒有返回值。
• 第二步：通過(void(*) ())0，可以明白這是將0強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為函數(shù)指針類型，0是一個(gè)地址，也就是說一個(gè)函數(shù)存在首地址為0的一段區(qū)域內(nèi)。
• 第三步：通過(*(void(*) ())0)，可以明白這是取0地址開始的一段內(nèi)存里面的內(nèi)容。
• 第四步：最終理解(*(void(*) ())0)()，這是函數(shù)調(diào)用。

讓程序跳轉(zhuǎn)到絕對(duì)地址為0x0113F90C

方法一：

• 將0x0113F90C地址強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為函數(shù)指針類型,即: (void (*)())0x0113F90C
• 然后調(diào)用：((void (*)())0x0113F90C)()

方法二：

typedef?(void?(*)())??VoidFuncPtr;
((VoidFuncPtr)0x0113F90C)();

面試題：指出程序的錯(cuò)誤

#include

void?main(void)
{
???int?max(x,y);
???int?*p=max;
???int?a,b,c,d;
???scanf("%d?%d?%d",a,b,c);
???d=p(p(a,b),c);
???printf("d:%d\n",d);
???return;
}
int?max(int?a,int?y)
{
???return(x > y ？x:y);
}

答案：

• int max(x ,y)；函數(shù)聲明錯(cuò)誤，改為：int max(int x,int y)；

解析：max函數(shù)聲明只是寫出了函數(shù)的形參的名稱，這對(duì)參數(shù)的類型來說是毫無意義的，編譯器會(huì)把x和y當(dāng)做數(shù)據(jù)類型來看，編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)，max的調(diào)用肯定也會(huì)出錯(cuò)。

• int *p=max；指針定義錯(cuò)誤，改為：int (*p)(int ,int)=max；

解析：函數(shù)的指針是不能直接賦值給int型指針.

• scanf("%d %d %d",a,b,c)；庫(kù)函數(shù)使用錯(cuò)誤，改為scanf("%d %d%d",&a,&b,&c)；

解析：庫(kù)函數(shù)使用錯(cuò)誤,第二部分應(yīng)該是接收數(shù)據(jù)的地址，這里卻寫成了變量。

• d=p(p(a,b),c)；函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)錯(cuò)誤，改為d=(*p)((*p)(a,b),c)；`

解析：用函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)的格式如下：（【*】【函數(shù)指針名稱】）（【參數(shù)列表】）；不能直接用函數(shù)指針加上參數(shù)就直接調(diào)用

3 什么是指針函數(shù)？

指針函數(shù)定義：指針函數(shù)的落腳點(diǎn)是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的返回值是一個(gè)指針，與普通函數(shù)int function(int，int)類似，只是返回的數(shù)據(jù)類型不一樣而已。

_type_?*function(int,?int)?//返回的是指針地址
int?function(int，int)?????//返回的是int型數(shù)據(jù)。

int??*fun(int?x)????????//指針函數(shù)的定義
int?*?fun(int?x,int?y)??//指針函數(shù)的定義
int*?fun(int?x,int?y)???//指針函數(shù)的定義

以上三種寫法均正確，但是*靠近返回值一點(diǎn)更容易理解。

指針函數(shù)的調(diào)用

在調(diào)用指針函數(shù)時(shí)，需要一個(gè)同類型的指針來接收其函數(shù)的返回值。

typedef?struct?_Data{
????int?a;
????int?b;
}Data;

//指針函數(shù)
Data*?f(int?a,int?b){
????Data?*?data?=?new?Data;
????data->a?=?a;
????data->b?=?b;
????return?data;
}

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
????QApplication?a(argc,?argv);
????//調(diào)用指針函數(shù)
????Data?*?myData?=?f(4,5);
????qDebug()?<"f(4,5)?=?"?<a?<b;

????return?a.exec();
}

不過也可以將其返回值定義為 void* 類型，在調(diào)用的時(shí)候強(qiáng)制轉(zhuǎn)換返回值為自己想要的類型。

其輸出結(jié)果是一樣的，不過不建議這么使用，因?yàn)閺?qiáng)制轉(zhuǎn)換可能會(huì)帶來風(fēng)險(xiǎn)。返回類型可以是任何基本類型和復(fù)合類型。返回指針的函數(shù)的用途十分廣泛。

事實(shí)上，每一個(gè)函數(shù)，即使它不帶有返回某種類型的指針，它本身都有一個(gè)入口地址，該地址相當(dāng)于一個(gè)指針。

比如函數(shù)返回一個(gè)整型值，實(shí)際上也相當(dāng)于返回一個(gè)指針變量的值，不過這時(shí)的變量是函數(shù)本身而已，而整個(gè)函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)“變量”。

4 函數(shù)指針與指針函數(shù)區(qū)別

通過以上的介紹，小伙伴應(yīng)該都能理解二者的定義。那么簡(jiǎn)單的總結(jié)下二者的區(qū)別：

1. 定義不同

• 指針函數(shù)本質(zhì)是一個(gè)函數(shù)，其返回值為指針。
• 函數(shù)指針本質(zhì)是一個(gè)指針，其指向一個(gè)函數(shù)。

2. 寫法不同

• 指針函數(shù)：int* fun(int x,int y);
• 函數(shù)指針：int (*fun)(int x,int y);

可以簡(jiǎn)單粗暴的理解為，指針函數(shù)的*是屬于數(shù)據(jù)類型的，而函數(shù)指針的星號(hào)是屬于函數(shù)名的。

再簡(jiǎn)單一點(diǎn)，可以這樣辨別兩者：函數(shù)名帶括號(hào)的就是函數(shù)指針，否則就是指針函數(shù)。

3. 用法不同

上面函數(shù)指針和指針函數(shù)的用法都有，但是函數(shù)指針的用法會(huì)更多，相對(duì)而言難度也更大，例如函數(shù)指針與回調(diào)函數(shù)，如果是C++非靜態(tài)成員函數(shù)指針，其用法也會(huì)有一些區(qū)別，感興趣的同學(xué)可以關(guān)注后續(xù)推文或自行查閱相關(guān)書籍。

總而言之，這兩個(gè)東西很容易搞混淆，一定要深入理解其兩者定義和區(qū)別，避免犯錯(cuò)。