C语言高频面试题——指针函数和函数指针的区别

在 C 语言中，指针函数 和 函数指针 是两个容易混淆的概念，但它们的功能和用途完全不同。以下是详细的对比分析，帮助你彻底理解它们的区别。

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1. 指针函数（Function Returning a Pointer）

定义

• 指针函数 是一个返回值为指针类型的函数。
• 它本质上是一个普通函数，只是其返回值是指向某种数据类型的指针。

语法

type* functionName(parameters);

• type*：返回值类型是指针。
• functionName：函数名。
• parameters：函数的参数列表。

特点

1. 返回值是一个指针。
2. 可以通过返回的指针访问或修改内存中的数据。
3. 常用于动态内存分配、字符串操作等场景。

示例

#include 

// 指针函数：返回一个指向整型的指针
int* getMaxPointer(int* a, int* b) {
    return (*a > *b) ? a : b;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    int* ptr = getMaxPointer(&x, &y); // 返回指向较大值的指针
    printf("Max value: %d\n", *ptr);  // 输出 20
    return 0;
}

使用场景

• 动态分配内存并返回指针：

  int* allocateMemory(int size) {
      return malloc(size * sizeof(int));
  }
  

• 返回数组或字符串的一部分：

  char* getSubstring(char* str, int start, int len) {
      char* result = malloc(len + 1);
      strncpy(result, str + start, len);
      result[len] = '\0';
      return result;
  }
  

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2. 函数指针（Pointer to Function）

定义

• 函数指针 是一个指向函数的指针变量。
• 它存储的是函数的入口地址，可以通过函数指针调用对应的函数。

语法

return_type (*pointer_name)(parameter_types);

• return_type：函数的返回值类型。
• (*pointer_name)：函数指针的名称。
• parameter_types：函数的参数类型列表。

特点

1. 存储的是函数的地址。
2. 可以通过函数指针调用函数。
3. 常用于回调函数、函数表、动态选择函数等场景。

示例

#include 

// 两个简单的函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

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

int main() {
    // 定义函数指针
    int (*operation)(int, int);

    // 将函数指针指向不同的函数
    operation = add;
    printf("Add: %d\n", operation(5, 3)); // 输出 8

    operation = subtract;
    printf("Subtract: %d\n", operation(5, 3)); // 输出 2

    return 0;
}

使用场景

• 回调函数：

  void execute(int (*callback)(int, int), int a, int b) {
      printf("Result: %d\n", callback(a, b));
  }
  
  int multiply(int a, int b) {
      return a * b;
  }
  
  int main() {
      execute(multiply, 4, 5); // 输出 20
      return 0;
  }
  

• 函数表（如状态机实现）：

  int add(int a, int b) { return a + b; }
  int subtract(int a, int b) { return a - b; }
  
  int main() {
      int (*operations[2])(int, int) = {add, subtract};
      printf("Add: %d\n", operations[0](5, 3));       // 输出 8
      printf("Subtract: %d\n", operations[1](5, 3)); // 输出 2
      return 0;
  }
  

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3. 核心区别总结

特性	指针函数	函数指针
定义	返回值为指针的函数	指向函数的指针变量
语法	type* functionName(parameters)	return_type (*pointer_name)(parameters)
本质	普通函数，返回指针	存储函数地址，用于调用函数
使用场景	动态内存分配、返回复杂数据结构	回调函数、函数表、动态选择函数
示例	int* getMaxPointer(int* a, int* b)	int (*operation)(int, int);

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4. 示例对比

指针函数

char* getString() {
    static char str[] = "Hello, World!";
    return str;
}

int main() {
    char* message = getString();
    printf("%s\n", message); // 输出 "Hello, World!"
    return 0;
}

函数指针

void greet() {
    printf("Hello!\n");
}

int main() {
    void (*funcPtr)() = greet; // 函数指针指向 greet
    funcPtr(); // 调用 greet 函数
    return 0;
}

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5. 注意事项

1. 指针函数：

   • 确保返回的指针有效（避免返回局部变量的地址）。
   • 示例错误：

     char* getString() {
         char str[] = "Hello"; // 局部变量
         return str; // 错误：返回悬空指针
     }
     

2. 函数指针：

   • 确保函数指针与目标函数的签名匹配。
   • 示例错误：

     int add(int a, int b) { return a + b; }
     void (*funcPtr)() = add; // 错误：签名不匹配
     

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6. 总结

• 指针函数：一个返回指针的函数，重点在于返回值。
• 函数指针：一个指向函数的指针变量，重点在于调用函数。