嵌入式C语言基础知识 -- 函数指针&回调函数&结构体指针

目录

一. 函数指针： 什么是函数指针？

 函数指针的三种定义方式：

（1）先定义出函数的类型，再通过类型定义函数指针变量

（2）先定义出函数指针的类型，再通过指针类型定义函数指针变量

（3）重点：直接定义函数指针变量

 函数指针和指针函数的区别：

二. 回调函数

实例一：

实例二：实例一的具体实现。

实例三：固件开发中使用到的一个回调函数实例。

三. 结构体指针

示例1：结构体指针的使用

示例2：指向结构体变量的指针 & 结构体嵌套

示例3：结构体数组指针的使用

示例4：结构体指针作为函数参数

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一. 函数指针： 什么是函数指针？

指向函数入口地址的指针。

如果在程序中定义了一个函数，那么编译时系统就会为这个函数代码分配一段存储空间，这段存储空间的首地址称为这个函数的地址，函数名表示的就是这个地址。

既然是地址，就可以定义一个指针变量来存放，这个指针变量就叫做函数指针变量。

函数指针的定义：

# 返回值类型 +（指针变量名）（形参列表）
eg：
int (*p)(int, int);

 函数指针的三种定义方式：

（1）先定义出函数的类型，再通过类型定义函数指针变量

//定义出一个函数类型，返回值是void，形参列表（int，char）
typedef void(FUNC_TYPE)(int, char);

FUNC_TYPE * pFunc = func;

（2）先定义出函数指针的类型，再通过指针类型定义函数指针变量

typedef void(*FUNC_TYPE)(int, char);

FUNC_TYPE pFunc = func;

（3）重点：直接定义函数指针变量

void(*p) (int, char) = func;

解释：

定义了一个指针变量 p ，该指针变量可以指向返回值类型为 void，且有两个整型参数的函数。p 的类型为 void(*)(int, char)。

注意：

（*p）两端的括号不能去掉。如果省略了括号，就变成一个函数声明了，即声明了一个返回值类型为指针型的函数，即变成了指针函数。

 函数指针和指针函数的区别：

# 指针函数本质是一个函数，其返回值是一个指针：
int* p(int, int);

# 函数指针本质是一个指针，其指向一个函数：
int (*p)(int, int);

简单点就是：函数名带括号的就是函数指针，否则就是指针函数。

同理，数组指针和指针数组的区别：

# 数组指针是一个指针，指向一个数组：
int (*p)[ ];

# 指针数组是一个数组，数组的元素都是指针：
int* p[ ];

以下实例声明了函数指针变量p，指向函数func_max：

#include

int func_max(int x, int y)
{
	return x>y ? x:y;           // ？：是条件运算符，如果条件为真，则值为 x ，否则值为 y。
}

int main(void)
{
	int (*p)(int, int)= &func_max;   //p是函数指针，&可以省略
	int a, b, c, d;
	printf("请输入三个数字：");
	scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);
	d=p(p(a,b),c);              //与直接调用函数等价，d=max(max(a,b),c)
	printf("最大的数字是： %d\n", d);
	return 0;
}

输出为：

请输入三个数字：1 2 3
最大的数字是： 3

二. 回调函数

函数指针变量可以作为某个函数的参数来使用，回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。

也就是，你写一个函数A，并把这个函数A的地址赋值给一个函数指针，然后把这个函数指针当作参数赋给另一个函数B，函数B通过函数指针来调用函数A。这个函数A就是回调函数。

为什么要使用回调函数呢？

答：解耦。

实例一：

#include
#include // 包含Library Function所在的Software library库的头文件

int Callback() // Callback Function
{
    // TODO
    return 0;
}
int main() // Main program
{
    // TODO
    Library(Callback);
    // TODO
    return 0;
}

 仔细一看可以发现：在回调中，主程序把回调函数像参数一样传入库函数。这样我们只需改变传进库函数的参数，就可以实现不同的功能，并且丝毫不需要修改库函数的实现，这就是解耦。

实例二：实例一的具体实现。

回调函数的作用 

 比如，我们写A B C D 四个函数，封装成一个库文件，然后我们的主函数里面要写一个功能函数，这个功能要用到函数A，假如不用函数指针，这个功能函数就要调用函数A，下次如果用到函数B，那么我们得删掉A，调用函数B，每次都要修改这个函数很麻烦，但如果使用回调函数就不一样了，我们可以定义4个函数指针，把4个函数的地址分别赋给4个函数指针，然后将函数指针当作参数传递给功能函数，功能函数就可以通过修改参数来调用对应的函数，而它本身不用做任何的修改。这样的话，功能函数就可以根据不同的情况，通过函数指针去调用不同的函数，代码如下：

#include 
#include 

# 4个回调函数
float ADD(float a, float b)
{
    return a + b;
}

float SUB(float a, float b)
{
    return a - b;
}

float MUL(float a, float b)
{
    return a * b;
}

float DIV(float a, float b)
{
    return a / b;
}

# 4个函数指针
float (*A)(float x, float y) = ADD;
float (*B)(float x, float y) = SUB;
float (*C)(float x, float y) = MUL;
float (*D)(float x, float y) = DIV;

# 函数指针作为函数参数，以此来调用回调函数
float fun(float x, float y, float(*p)(float x, float y)) 
{
    return p(x, y);
}

int main()
{
    printf("%f", fun(2, 3, A));

}

实例三：固件开发中使用到的一个回调函数实例。

 /** \brief function pointer type to void/void function  **/
typedef void (*func_ptr_t)(void);   # 定义一个函数指针类型

 /** \brief IRQ registration structure definition  **/
typedef struct stc_irq_regi_conf
{
	en_int_src_t enIntSrc;
	IRQn_Type enIRQn;
	func_ptr_t pfnCallback;         # 定义一个函数指针变量
}stc_irq_regi_conf_t;

 /** \brief generic error codes  **/
typedef enum en_result
{
	Ok            = 0u;
	Error         = 1u;
	ErrorTimeout  = 2u;
	ErrorNotReady = 3u;
}en_result_t;

/**
 * @brief Timer0 interrupt callbackfunc
 */
static void Timer0_CallBack(void)
{
	//ToDo
}

void TIM0_Init(void)
{
	stc_irq_regi_conf_t stcIrqRegiConf;
	
	/* Register TMR_INI_GCMA Int to Vect.No.001 */
    stcIrqRegiConf.enIRQn = TIMER01_CHA_IRQn;    
    /* Select I2C Error or Event interrupt function */
    stcIrqRegiConf.enIntSrc = TMR_INI_GCMA; 
	/* Callback function */
    stcIrqRegiConf.pfnCallback =&Timer0_CallBack;  # 将回调函数的地址赋给函数指针 
	
	/* Registration IRQ */
    enIrqRegistration(&stcIrqRegiConf);
}

/**
 *******************************************************************************
 ** \brief IRQ Registration
 **
 ** param [in]                          pstcIrqRegiConf, IRQ registration
 **                                     configure structure
 **
 ** retval                              Ok, IRQ register successfully.
 **                                     ErrorInvalidParameter, IRQ No. and
 **                                     Vector No. are not match.
 **                                     ErrorUninitialized, Make sure the
 **                                     Interrupt select register (INTSEL) is
 **                                     default value (0x1FFu) before setting.
 **
 *****************************************************************************/
 # 函数指针作为该函数参数，通过函数指针调用回调函数
en_result_t enIrqRegistration(const stc_irq_regi_conf_t *pstcIrqRegiConf)
{
    //库函数IRQ Registration

}

三. 结构体指针

当一个指针变量指向结构体时，就称它为结构体指针。其定义方式为：

struct 结构体名 *变量名;

定义结构体指针的 eg 如下：

typedef struct stu{                  //定义结构体
    char *name;
    int age;
    char group;
    float score;
}stu;

stu stu1 = {"Tom", 18,'A', 136.5};

stu *pstu = &stu1;    //结构体指针

注意：

结构体变量名和数组名不同。数组名在表达式中会被转换为数组指针，而结构体变量名不会，要想取得结构体变量的地址，必须在前面加 & ，如下所示：

struct stu *pstu = &stu1；

还应该注意，结构体和结构体变量是两个不同的概念：结构体是一种数据类型，就像int、float这些关键字本身不占用内存一样；结构体变量才包含数据，才需要内存来存储。比如下面这种写法，是错误的，不可能去取一个结构体名的地址。

struct stu *pstu = &stu；

示例1：结构体指针的使用

#include

typedef struct stu
{
	char *name;
	int num;
	char group;
	float score;
}stu, *pstu;

int main()
{
    stu stu1 = {"Tom", 12, 'A', 136.5};

	pstu pstu1 = &stu1;

    printf("%s %d %c %.1f \n", stu1.name, stu1.num, stu1.group, stu1.score);
    printf("%s的学号是%d，在%c组，今年的成绩是%f.\n", pstu1->name, pstu1->num, pstu1->group, pstu1->score);

	return 0;
}

输出为：

Tom的学号是12，在A组，今年的成绩是136.5。

示例2：指向结构体变量的指针 & 结构体嵌套

#include
#include

typedef struct AGE
{
    int year;
    int month;
    int day;
}age;

typedef struct STUDENT
{
    char name[20];
    int num;
    age birthday;
    float score;
}student;

int main(void)
{
	student student1;    //用struct STUDENT结构体类型定义结构体变量student1
#if 0
	student* p = NULL;   //定义一个指向struct STUDENT结构体类型的指针变量p
	p = &student1;              // *p指向结构体变量student1的首地址，即第一个成员的地址
#else
    student* p = &student1;
#endif
	strcpy(p->name,"小明");       //(*p).name等价于student1.name
	p->birthday.year = 1994;
	p->birthday.month = 9;
	p->birthday.day = 18;
	p->num = 1207041;
	p->score = 100;
	printf("name: %s\n", p->name);
	printf("birthday: %d-%d-%d\n", p->birthday.year, p->birthday.month, p->birthday.day);
	printf("num: %d\n", p->num);
	printf("score: %.1f\n", p->score);

	return 0;
}

输出为：

name: 小明
birthday: 1994-9-18
num: 1207041
score: 100.0

示例3：结构体数组指针的使用

如果定义一个结构体指针变量，并把结构体数组的数组名赋给这个指针变量的话，就意味着将结构体数组的第一个元素，即第一个结构体变量的地址，也即第一个结构变量中的第一个成员的地址赋给了这个指针变量。 

#include

struct stu{
	char *name;
	int num;
	char group;
	float score;
};

int main(void)
{
    struct stu stus[] = {{"jack", 5, 'A', 12.5},{"rose", 4, 'B', 123.5},{"paul", 3, 'C', 1234.5}};
    struct stu *p = stus;   //定义结构体数组指针p，并指向结构体数组的第一个元素即stus[0].
	int len = sizeof(stus)/sizeof(struct stu);
	for(p = stus; p < stus+len; p++)    // p+1 就指向stus[1]。
	{
		printf("%s\t\t%d\t%c\t%f\n", p->name, p->num, p->group, p->score);
	}

	return 0;
}

 输出为：

jack		5	A	12.500000
rose		4	B	123.500000
paul		3	C	1234.500000

示例4：结构体指针作为函数参数

如果结构体成员较多，尤其是成员为数组时，传送的时间和空间开销会很大，影响程序效率。所以最好的办法就是使用结构体指针。

eg：计算全班学生的总成绩、平均成绩、140分以下的人数。

#include

typedef struct stu
{
    char* name;
    int num;
    char group;
    float score;
}stu;
stu stus[] = {
    {"jack", 5, 'A', 12.5},
    {"rose", 4, 'B', 123.5},
    {"paul", 3, 'C', 1234.5}
};

void average(struct stu* ps, int len);

int main()
{
    int len = sizeof(stus) / sizeof(struct stu);
    average(stus, len);

    return 0;
}

void average(struct stu* ps, int len)
{
    int i, num_140 = 0;
    float average, sum = 0;
    for (i = 0; i < len; i++)
    {
        sum += (ps + i)->score;
        if ((ps + i)->score < 140)
        {
            num_140++;
        }
    }
    printf("sum=%.2f\naverage=%.2f\nnum_140=%d\n", sum, sum / 5, num_140);
}

输出为：

sum=1370.50
average=274.10
num_140=2