C++——函数指针与指针函数

函数指针与指针函数

1. 初识

一个区分的小技巧：
“函数指针”中函数是用来修饰指针的，所以主体是指针，它主要是用来指向函数的。
“指针函数”中指针是用来修饰函数的，所以主体是函数，该函数的返回类型是指针。

举个简单的例子：

#include
using namespace std;

int add(int a, int b) {
	return a + b;
}

int sub(int a, int b) {
	return a - b;
}

//函数指针
int (*f)(int, int);

//指针函数
int* multi(int a, int b) {
	int c = a*b;
	return &c;
}

int main() {
	int a = 3, b = 2;
	f = add; 
	cout << f(a, b) << endl;
	f = &sub;
	cout << f(a, b) << endl;
	int* c = multi(a, b);
	cout << *c << endl;
	return 0;
}

输出结果：
5
1
6

上面代码中，f = add; 和 f = &sub 其实表达的是一个意思，函数指针f分别指向 add 和 sub。上面还有一个小细节，()的优先级比*高。

2. 函数指针

函数凡是符合函数指针中的格式的，都可以传递给函数指针进行调用，具体说明，可以看下面代码例子。

函数指针一般用于回调函数、函数回调、函数指针数组等操作，提供了一种灵活的方式来实现动态的函数调用和扩展功能。

这里需要说明的一点就是回调函数和函数回调的区别：
它们的区别跟“函数指针与指针函数的区别”同理，要看主体。函数回调是一种机制，回调函数是一个函数。在调用某个函数时，不是通过函数名，而是通过函数指针，这种方式就是函数回调，而这个“某个函数”就是回调函数。

2.1 回调函数和函数回调

#include 
using namespace std;

// 定义回调函数
void callbackFunction(int result) {
    cout << "回调函数被调用，result = " << result << endl;
}

// 调用回调函数的函数
void callCallbackFunction(int result, void (*callback)(int)) {
    // 执行一些操作
    cout << "执行一些操作" << endl;
    // 调用回调函数
    callback(result);
}

int main() {
    // 调用函数并传递回调函数
    callCallbackFunction(123, callbackFunction);
    return 0;
}

上面代码中callbackFunction就是回调函数，而在callCallbackFunction里面调用函数指针callback去调用回调函数，这种方式就是函数回调。

回调函数callbackFunction的返回类型是 void ，而参数类型是 int 。函数指针的返回类型也是 void，参数类型也是 int ，所以callbackFunction可以传递给函数指针。

它有另外一种写法：

#include 
using namespace std;

typedef void (*Callback)(int);

// 定义回调函数
void callbackFunction(int result) {
    cout << "回调函数被调用，result = " << result << endl;
}

// 调用回调函数的函数
void callCallbackFunction(int result, Callback callback) {
    // 执行一些操作
    cout << "执行一些操作" << endl;
    // 调用回调函数
    callback(result);
}

int main() {
    // 调用函数并传递回调函数
    callCallbackFunction(123, callbackFunction);
    return 0;
}

typedef void (*Callback)(int); 是一个函数指针类型的定义。让我逐步解释一下这个定义：

typedef：这个关键字用于给一个数据类型起一个别名，可以通过这个别名来声明变量。
void：这是函数的返回类型，表示函数没有返回值。
(*Callback)：这是一个函数指针的声明，Callback 是这个函数指针的名称。
(int)：这是函数指针所指向的函数的参数列表，int 表示这个函数接受一个 int 类型的参数。
综合起来看，typedef void (*Callback)(int); 是一个将函数指针类型命名为 Callback 的语句。它定义了一个函数指针类型，该函数指针可以指向一个返回值为空（void）的函数，该函数接受一个 int 类型的参数。

通过使用这个类型定义，我们可以方便地创建符合该函数指针类型的函数指针变量。例如，可以定义一个函数指针变量 Callback callback;，然后将其指向一个满足上述函数指针类型要求的函数，以便在需要时进行回调操作。

使用 typedef 可以简化代码，使代码更加易读和易于维护，提高了代码的可读性和可移植性。

2.2 函数指针数组

#include 

// 函数指针类型
typedef void (*PrintFunc)();

// 打印函数示例
void printHello() {
    std::cout << "Hello ";
}

void printWorld() {
    std::cout << "World!";
}

int main() {
    // 声明函数指针数组
    PrintFunc printFuncArray[] = { printHello, printWorld };

    // 遍历函数指针数组并调用函数
    for (int i = 0; i < sizeof(printFuncArray) / sizeof(printFuncArray[0]); ++i) {
        printFuncArray[i]();
    }

    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在上面的示例中，首先声明了一个函数指针类型 PrintFunc，它是一个指向返回类型为 void，不接受参数的函数指针。然后，我们定义了两个打印函数 printHello() 和 printWorld()。接下来，在 main 函数中，我们声明了一个函数指针数组 printFuncArray，其中存储了这两个打印函数的地址。最后，我们遍历函数指针数组，并通过函数指针调用函数来打印 “Hello World!”。

3. 指针函数

#include 

// 指针函数的原型
int* createArray(int size);

int main() {
    int size = 5;
    
    // 调用指针函数，分配内存并返回指针
    int* ptr = createArray(size);
    
    // 使用指针访问动态分配的数组
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        ptr[i] = i + 1;
    }
    
    // 打印数组元素
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        std::cout << ptr[i] << " ";
    }
    
    // 释放动态分配的内存
    delete[] ptr;
    
    return 0;
}

// 指针函数的定义
int* createArray(int size) {
    return new int[size];
}

总结： 指针函数在 C++ 中常用于动态内存分配、返回动态数据结构等场景。通过返回指针，我们可以在函数外部访问和操作函数内部动态分配的数据。需要注意的是，使用指针函数时要小心管理内存，避免内存泄漏和悬空指针等问题。