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，

 void * (*(*fp1)(int))[10];
2  
3 float (*(*fp2)(int, int, float))(int);
4  
5 typedef double (*(*(*fp3)())[10])();
6 fp3 a;
7  

 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：、

 1 void func(){
 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，

 1 typedef void (FuncPtr*)();// 这里就不要参数了
 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：

 1 class Object{
 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;

 }  

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。