C语言函数指针的用法（非常详细）

函数指针在 C语言中是一种特殊的指针类型，它用于存储函数的地址。使用函数指针可以方便地将函数作为参数传递给其他函数，实现更高级别的抽象和模块化。

由于函数指针指向函数，因此我们写一个函数作为讨论的对象，例如：

int print(char *pc)
{
    int count = 0;
    while (*pc != '\0')
    {
        putchar(*pc);
        pc++;
        count++;
    }
    putchar('\n');
    return count;
}

这个函数的参数为一个 char* 类型的指针。在 C语言中，字符串通常表示为字符数组的方式，并以空字符（'\0'）作为结尾。char* 是指向字符的指针，可以用来表示一个字符串的起始地址。因此，我们可以直接传入一个字符串或者字符数组作为这个函数的参数。

函数内部会逐个输出字符串的元素，每输出一次，计数器加 1，直到遇到 '\0'。

现在我们定义一个函数指针指向名为 print 的函数：

int (*p)(char *) = print;

类似于数组在表达式中被转换为指向首元素的指针。当函数出现在表达式中时，将被转换为指向该函数的指针。因此，函数 print() 可以用于初始化函数指针 p。

C语言函数指针的使用

现在，函数指针 p 指向了函数 print()。我们如果想要使用指针所指向的函数，那么应该对指针进行取值，函数指针也是类似的：*p。

对函数指针进行取值后，函数指针 p 被还原为函数。我们就可以把它当作函数 print() 一样使用了，如 (*p)("HelloWorld")。

需要注意的是，函数的 () 优先级高于指针的 *，所以需要在指针名上添加括号，先让 p 取值，还原为函数类型，再使用函数的 ()。

下面是获取函数指针，并使用函数指针的示例：

#include <stdio.h>
int print(char* pc)
{
    int count = 0;
    while (*pc != '\0')
    {
        putchar(*pc);
        pc++;
        count++;
    }
    putchar('\n');
    return count;
}

int main() {
    int (*p)(char*) = print;
    int n = (*p)("HelloWorld");
    printf("%d\n", n);
    return 0;
}

运行结果为：

HelloWorld
10

一些程序员不喜欢在函数指针被取值之后使用它们，而是直接使用函数指针作为函数类型，例如：

int (*p)(char *) = print;
int n = p("HelloWorld");   //  p被当作函数直接使用
printf("%d\n", n);

C语言标准收录了这两种写法，因此 (*p)("HelloWorld") 等价于 p("HelloWorld")。很显然，p("HelloWorld") 更加方便，省略了星号和括号。

C语言函数指针数组

我们尝试定义多个函数，例如：

void showStar()
{
    printf("******\n");
}

void showPlus()
{
    printf("++++++\n");
}

void showMinus()
{
    printf("-----\n");
}

void showX()
{
    printf("XXXXXX\n");
}

它们的函数被声明为 void 函数名()，因此指向它们的指针声明如下：

写出这个函数的声明 void 函数名()；
将函数名替换成指针名 void p()；
在指针名前加 * 并用括号包括，即 void (*p)()；

我们可以用四个单独的函数指针变量来存储这四个函数的指针。当然，也可以把这四个函数指针组成一个数组，数组名为 funcArr。

让我们来写出这个函数指针数组的声明：

funcArr 是一个数组，所以加上数组 [ ]，方括号内填元素个数 4，即 funcArr[4]。
步骤 1 中的数组的元素为指针，所以加上指针的 *，即 *funcArr[4]。指针 * 的优先级低于数组 []，所以无须括号。
步骤 2 中的指针指向一个函数，加上函数的 ()。这里应当先算 *，再算函数的 ()。所以需要将步骤 2 的声明先加上括号，保证先算 *，再加上函数的 ()，即 (*funcArr[4])()。如果不确定优先级，那么可以多加几个括号进行分组。
函数的返回值为 void，即 void (*funcArr[4])()。

接下来将这个数组进行初始化：

void (*funcArr[4])() = {showStar, showPlus, showMinus, showX};

这里我们也可以以初始化列表的形式对函数指针数组进行初始化，将函数填写在花括号里。由于函数出现在表达式中，即转换为指向该函数的指针，因此我们直接初始化数组即可。

最后，我们使用循环遍历这个数组，并且依次使用函数指针调用这四个函数：

for (int i = 0; i < 4; i++)
{
    (*funcArr[i])();
}

在这个循环中，数组下标 [] 优先级高于 * 号，funcArr[i] 获得函数指针。接着，* 将函数指针转为函数，再使用 () 调用函数。运行结果为：

*****
++++++
------
XXXXXX

当然，我们也可以更简洁一点，把函数指针直接当作函数使用，省略将函数指针转为函数的 *：

for (int i = 0; i < 4; i++)
{
    funcArr[i]();
}

数组下标 [] 与函数调用的 () 优先级一致，即从左到右执行。funcArr[i] 获得函数指针后，直接使用 () 即可调用函数。

C语言函数指针的运用

函数指针在 C语言中有很多实际应用场景，例如实现回调函数等。回调函数是一种常见的设计模式，允许我们根据用户提供的函数来自定义算法的行为。

下面是一个具体的例子，演示如何使用函数指针实现回调函数。

假设我们要实现一个通用的遍历数组的函数 traverse_and_apply，并且该函数可以对每个数组元素执行操作。用户可以提供一个自定义的操作函数，该函数接收一个整数参数并返回一个整数结果。

首先，我们需要声明一个函数指针类型，用于表示操作函数。

int (*operation_fn)(int);

接下来，实现 traverse_and_apply() 函数，它接收一个整数数组、数组大小以及操作函数作为参数。

void traverse_and_apply(int arr[], int size, int (*op)(int)) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = op(arr[i]);
    }
}

现在，我们可以编写自定义的操作函数，例如实现元素的平方和元素的立方。

int square(int x) {
    return x * x;
}
int cube(int x) {
    return x * x * x;
}

最后，在 main() 函数中调用 traverse_and_apply，分别使用 square 和 cube 作为回调函数，完整的代码如下：

#include <stdio.h>

void traverse_and_apply(int arr[], int size, int (*op)(int)) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = op(arr[i]);
    }
}

int square(int x) {
    return x * x;
}

int cube(int x) {
    return x * x * x;
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    printf("初始数组为:\n");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n\n");

    traverse_and_apply(arr, size, square);
    printf("平方计算的数组为:\n");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n\n");

    traverse_and_apply(arr, size, cube);
    printf("立方计算的数组为:\n");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

运行结果为：

初始数组为:
1 2 3 4 5

平方计算的数组为:
1 4 9 16 25

立方计算的数组为:
1 64 729 4096 15625

这个例子展示了使用函数指针实现回调函数。traverse_and_apply() 函数可以根据用户提供的操作函数（如 square 或 cube）对数组元素执行不同的操作。这种设计模式增加了代码的灵活性和可复用性。

C语言函数指针的用法（非常详细）

C语言函数指针的使用

C语言函数指针数组

C语言函数指针的运用

相关文章