函數指針與指針函數之間的愛恨情仇

1 什么是指針？

定義：指針是程序數據在內存中的地址，而指針變量是用來保存這些地址的變量;

上面一個 4GB 的內存可以存放 2^32 字節(jié)的數據。左側連續(xù)的十六進制編號就是內存地址，每個內存地址對應一個字節(jié)的內存空間。而指針變量保存的就是這個編號，也即內存地址。

指針的聲明：

指針其實就是一個變量，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?int?類型的指針?p，該指針指向一個int類型的對象
char?*p?????????//?聲明一個?char?類型的指針?p，該指針指向一個int類型的對象
int?*arr[10]????//?聲明一個指針數組，該數組有10個元素，其中每個元素都是一個指向?int?類型對象的指針
int?(*arr)[10]??//?聲明一個數組指針，該指針指向一個?int?類型的一維數組
int?**p;????????//?聲明一個指針?p?，該指針指向一個?int?類型的指針

聲明一個指針變量并不會自動分配任何內存。在對指針進行間接訪問之前，指針必須進行初始化：或是使他指向現有的內存，或者給他動態(tài)分配內存，否則我們并不知道指針指向哪兒，這個問題需要特別關注。

2 什么是函數指針？

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

其通用表達式為：類型說明符 (*函數名) (參數)

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

函數指針在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，理解函數指針的定義和使用，對于理解程序設計都是很有好處的。

函數指針的賦值

函數指針和其他指針一樣定義之后使用之前也是需要初始化。

函數指針有兩個用途：調用函數和做函數的參數

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

函數賦值的時候取地址運算符&不是必需的，因為一個函數標識符就表示了它的地址，并且賦值的時候函數不需要帶圓括號；

如果是函數調用，還必須包含一個圓括號括起來的參數表。

函數指針的用法

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

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，給函數指針賦值時，可以用&fun或直接用函數名fun。這是因為函數名被編譯之后其實就是一個地址，所以這里兩種用法沒有本質的差別。

用法延申

當我們不滿足于函數指針上面如此簡單的用法時，這時候需要一個高級用法來擴展我們對于函數指針的認知邊界。

感興趣的同學可以看看下面這個用法，并嘗試理解該表達式是如何使用的函數指針。

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

答案如下：? ?``

• 第一步：通過void(*) ()，可以明白這是一個函數指針類型。這個函數沒有參數，沒有返回值。
• 第二步：通過(void(*) ())0，可以明白這是將0強制轉換為函數指針類型，0是一個地址，也就是說一個函數存在首地址為0的一段區(qū)域內。
• 第三步：通過(*(void(*) ())0)，可以明白這是取0地址開始的一段內存里面的內容。
• 第四步：最終理解(*(void(*) ())0)()，這是函數調用。

讓程序跳轉到絕對地址為0x0113F90C

方法一：

• 將0x0113F90C地址強制轉換為函數指針類型,即: (void (*)())0x0113F90C
• 然后調用：((void (*)())0x0113F90C)()

方法二：

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

面試題：指出程序的錯誤

#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?x,int?y)
{
???return(x > y ？x:y);
}

答案：

• int max(x ,y)；函數聲明錯誤，改為：int max(int x,int y)；

解析：max函數聲明只是寫出了函數的形參的名稱，這對參數的類型來說是毫無意義的，編譯器會把x和y當做數據類型來看，編譯時會出錯，max的調用肯定也會出錯。

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

解析：函數的指針是不能直接賦值給int型指針.

• scanf("%d %d %d",a,b,c)；庫函數使用錯誤，改為scanf("%d %d%d",&a,&b,&c)；

解析：庫函數使用錯誤,第二部分應該是接收數據的地址，這里卻寫成了變量。

• d=p(p(a,b),c)；函數指針調用函數錯誤，改為d=(*p)((*p)(a,b),c)；`

解析：用函數指針調用函數的格式如下：（【*】【函數指針名稱】）（【參數列表】）；不能直接用函數指針加上參數就直接調用

3 什么是指針函數？

指針函數定義：指針函數的落腳點是一個函數，這個函數的返回值是一個指針，與普通函數int function(int，int)類似，只是返回的數據類型不一樣而已。

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

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

以上三種寫法均正確，但是*靠近返回值一點更容易理解。

指針函數的調用

在調用指針函數時，需要一個同類型的指針來接收其函數的返回值。

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

//指針函數
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);
????//調用指針函數
????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，在調用的時候強制轉換返回值為自己想要的類型。

其輸出結果是一樣的，不過不建議這么使用，因為強制轉換可能會帶來風險。返回類型可以是任何基本類型和復合類型。返回指針的函數的用途十分廣泛。

事實上，每一個函數，即使它不帶有返回某種類型的指針，它本身都有一個入口地址，該地址相當于一個指針。

比如函數返回一個整型值，實際上也相當于返回一個指針變量的值，不過這時的變量是函數本身而已，而整個函數相當于一個“變量”。

4 函數指針與指針函數區(qū)別

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

1. 定義不同

• 指針函數本質是一個函數，其返回值為指針。
• 函數指針本質是一個指針，其指向一個函數。

2. 寫法不同

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

可以簡單粗暴的理解為，指針函數的*是屬于數據類型的，而函數指針的星號是屬于函數名的。

再簡單一點，可以這樣辨別兩者：函數名帶括號的就是函數指針，否則就是指針函數。

3. 用法不同

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

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

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