25. 指针函数和函数指针

本博客主要内容为 “小甲鱼” 视频课程《带你学C带你飞》【第一季】 学习笔记，文章的主题内容均来自该课程，在这里仅作学习交流。在文章中可能出现一些错误或者不准确的地方，如发现请积极指出，十分感谢。
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1. 指针函数

  我们说函数的类型，事实上指的就是函数的返回值。根据需求，一个函数可以返回字符型、整型和浮点型这些类型的数据，当然，它还可以返回指针类型的数据。定义的时候只需要跟定义指针变量一样，在类型后边加一个星号即可。

待补示例程序

  比如 char *getchar(char) 就输入为 char 输出为字符型指针的的一个函数。所以，用指针变量作为函数的返回值就是指针函数。

2. 不要返回局部变量的指针

  为啥不能返回局部变量的地址呢？大家还记得前几节课我们说过的，函数内部定义的变量我们称之为局部变量，局部变量的作用域（就是它的有效范围）仅限于函数内部，出了函数它就什么都不是了。关于这一点我们在随后的“作用域和生存期”章节会有详细的介绍。

3. 函数指针

  相信经过数组那一个章节的洗礼，大家应该都掌握了这其中的命名套路了。指针函数，它是个函数；函数指针，就应该是个指针。没错，从名字我们不难发现真相：它就是一个指向函数的指针。

指针函数 -> int *p();

函数指针 -> int (*p)();

注：本质上，函数表示法就是指针表示法，因为函数的名字经过求值会变成函数的地址。所以在定义了函数指针后，给它传递一个已经被定义的函数名，即可通过该指针进行调用。

4. 函数指针作为参数

  函数指针也可以作为参数进行传递，举个例子：

#include 

int add(int, int);
int sub(int, int);
int calc(int (*fp)(int, int), int, int);

int add(int num1, int num2)
{
        return num1 + num2;
}

int sub(int num1, int num2)
{
        return num1 - num2;
}

int calc(int (*fp)(int, int), int num1, int num2)
{
        return (*fp)(num1, num2);
}

int main()
{
        printf("3 + 5 = %d\n", calc(add, 3, 5));
        printf("3 - 5 = %d\n", calc(sub, 3, 5));

        return 0;
}

在上面的代码中，函数 int add 和函数 int sub 是很好理解的，需要对函数 int calc(int (*fp)(int, int), int, int); 进行解释。这是一个返回值为 int 型的函数，它里面有三个参数，分别是函数指针 int (*fp)(int, int) ，和两个 int 型变量。其中函数指针是一个指向输入为两个 int 型，输出为一个 int 型的函数的指针。

  在函数 int calc(int (*fp)(int, int), int num1, int num2) 的实现中，由于参数 int (*fp)(int, int) 代表的是一个函数指针吗，因此在使用的时候需要首先对它进行解引用，之后两个参数 int num1, int num2 正好作为他的输入。代码的其余部分比较好理解。

  执行上面的代码可以得到如下的结果

  在这里还需要理解另外一件事情，为什么要使用函数指针作为参数，本质上就是想把具有相同输入的函数同一管理，像参数一样，使用那个就设置对应哪个。

5. 函数指针作为返回值

  首先考虑，使用函数指针作为返回值应该怎么写？比如某个函数的名字叫 select，它本身有两个参数，返回值是一个函数指针，这个函数指针也有两个参数，并且其返回值为整型。一种比较直觉的方法是这样书写

int (*fp)(int, int) select(int, int) ;

但如果这么书写的话，编译器会认为这是在一个语句中写了两个函数的定义，会报错。

  通过下面的例子说明正确的写法：现在让用户输入一个表达式，然后程序根据用户输入的运算符来决定调用 add 还是 sub 函数进行运算。具体代码如下

#include 

int add(int, int);
int sub(int, int);
int calc(int (*fp)(int, int), int, int);
int (*select(char op))(int, int);

int add(int num1, int num2)
{
        return num1 + num2;
}

int sub(int num1, int num2)
{
        return num1 - num2;
}

int calc(int (*fp)(int, int), int num1, int num2)
{
        return (*fp)(num1, num2);
}

int (*select(char op))(int, int)
{
        switch(op)
        {
                case '+': return add;
                case '-': return sub;
        }
}

int main()
{
        int num1, num2;
        char op;
        int (*fp)(int, int);

        printf("请输入一个式子(如：1+2)：");
        scanf("%d%c%d", &num1, &op, &num2);

        fp = select(op);
        printf("%d %c %d = %d\n", num1, op, num2, calc(fp, num1, num2));

        return 0;
}

在上面的代码中，前三个函数 int add(int, int); ， int sub(int, int); 和 int calc(int (*fp)(int, int), int, int); 已经清楚了实现方式及具体用法，因此需要具体介绍 int (*select(char op))(int, int); 。

  这里 int (*select(char op))(int, int); 便是正确的书写方式。这是因为运算符是具有优先级和方向性的，包括小括号在内是从左到右的。在这里 select(char op) 明显是一个函数，它有一个参数输入是 char 类型，他的返回值类型是指针，那么这个指针指向的是什么？

  我们将已知的部分去掉，即将函数名和它对应的参数去掉，得到 int (*)(int, int); 即一个函数指针，所以它返回的返回整型并带有两个参数的函数指针，这样写之后编译器便可以正常编译了。

   int (*select(char op))(int, int); 是对 int (*fp)(int, int) select(int, int) ; 修改后的正确写法，最初的那种写法的想法是对的，只不过要考虑使用时的运算的优先级。

   实际上另外一点需要注意的是，在实际使用中如何想到要使用这么奇怪的一个函数。因为已经有了把函数指针作为参数的函数 int calc(int (*fp)(int, int), int, int); 但是还需要一个函数来决定具体使用哪个函数指针作为参数，这个时候我们需要的就是一个返回值是一个函数指针，这个函数指针也有两个参数，并且其返回值为整型的函数，即 int (*) (int, int) 。而具体选择哪个函数需要由一个具体函数决定，这就是 select(char op。

参考文献

[1] “小甲鱼” 视频课程《带你学C带你飞》【第一季】P30