C語(yǔ)言指針導(dǎo)學(xué)(4)——分清函數(shù)指針和指針函數(shù)

2019-11-06 06:03:49

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C語(yǔ)言指針導(dǎo)學(xué)(4)——分清函數(shù)指針和指針函數(shù)

四．分清函數(shù)指針和指針函數(shù)

關(guān)于指針和數(shù)組斬不斷理還亂的恩怨還真是說(shuō)了不少，不過(guò)現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)理清了。有了上一講的基礎(chǔ)，本講的內(nèi)容相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較容易理解了。

1．指向函數(shù)的指針(函數(shù)指針)

來(lái)分析這樣一個(gè)聲明，void (*f) ( );雖然()的優(yōu)先級(jí)高于*，但由于有括號(hào)存在，首先執(zhí)行的是解引用，所以f是一個(gè)指針；接下來(lái)執(zhí)行( )，表明f指向一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)不返回任何值?，F(xiàn)在得出結(jié)論：f是一個(gè)指向不接受參數(shù)且不返回任何值的函數(shù)的指針，簡(jiǎn)稱函數(shù)指針(pointer to function)。

對(duì)比一下int(*p) [100]，p是一個(gè)指向含有100個(gè)整型元素的數(shù)組的指針，它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)：指針聲明符(*)和標(biāo)識(shí)符(f或p)都被限制在一個(gè)括號(hào)中，由于括號(hào)的優(yōu)先級(jí)是最高的，所以我們從標(biāo)識(shí)符開始由內(nèi)向外分析，即可得到以上結(jié)果。

<1>．初始化

注意指向函數(shù)的指針(函數(shù)指針)指向的是函數(shù)而非普通的變量，它所指向的函數(shù)也是有特定類型的，函數(shù)的類型由它的返回值類型以及形參列表確定，和函數(shù)名無(wú)關(guān)。對(duì)函數(shù)指針初始化時(shí)可以采用相同類型函數(shù)的函數(shù)名或函數(shù)指針(當(dāng)然還有零指針常量)。假如有函數(shù)void test ( )，int wrong_match (int)和函數(shù)指針void (*ptf) ( )。

下面的初始化是錯(cuò)誤的，因?yàn)楹瘮?shù)指針的類型與函數(shù)的類型不匹配：

f = wrong_match;

f = & wrong_match;

ptf = wrong_match;

ptf = & wrong_match;

以下初始化及賦值是合法的：

f = test;

f = &test;

ptf = test;

ptf = &test;

f = pf;

要做出解釋的是test和&test都可以用來(lái)初始化函數(shù)指針。C語(yǔ)言規(guī)定函數(shù)名會(huì)被轉(zhuǎn)換為指向這個(gè)函數(shù)的指針，除非這個(gè)函數(shù)名作為& 操作符或sizeof操作符的操作數(shù)(注意：函數(shù)名用于sizeof的操作數(shù)是非法的)。也就是說(shuō)f = test;中test被自動(dòng)轉(zhuǎn)換為&test，而f= &test;中已經(jīng)顯示使用了&test，所以test就不會(huì)再發(fā)生轉(zhuǎn)換了。因此直接引用函數(shù)名等效于在函數(shù)名上應(yīng)用 & 運(yùn)算符，兩種方法都會(huì)得到指向該函數(shù)的指針。

<2>．通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)

通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)可以有兩種方法，直接使用函數(shù)指針或在函數(shù)指針前使用解引用運(yùn)算符，如下所示：

f = test;

ptf = test;

f ( );

(*f) ( ); //指針兩側(cè)的括號(hào)非常重要，表示先對(duì)f解引用，然后再調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)

ptf ( );

(*ptf) ( ); //括號(hào)同樣不能少

以上語(yǔ)句都能達(dá)到調(diào)用test函數(shù)的作用。ANSI C標(biāo)準(zhǔn)將f ( )認(rèn)為是(*f)( )的簡(jiǎn)寫形式，并且推薦使用f ( )形式，因?yàn)樗虾瘮?shù)調(diào)用的邏輯。要注意的是：如果指向函數(shù)的指針沒有初始化，或者具有0值(零指針常量)，那么該指針不能在函數(shù)調(diào)用中使用。只有當(dāng)指針已經(jīng)初始化，或被賦值后指向某個(gè)函數(shù)才能安全地用來(lái)調(diào)用函數(shù)。

<3>．探究函數(shù)名

現(xiàn)在有如下程序：

#include<stdio.h>

void test( )

{

PRintf("test called!/n");

}

int main()

{

void (*f) ( );

f = test;

f ( );

(*f)( );

//test++; // error，標(biāo)準(zhǔn)禁止對(duì)指向函數(shù)的指針進(jìn)行自增運(yùn)算

//test = test + 2; //error，不能對(duì)函數(shù)名賦值，函數(shù)名也不能用于進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算

printf("%p/n", test);

printf("%p/n", &test);

printf("%p/n", *test);

return 0;

}

在我機(jī)器上的運(yùn)行結(jié)果為：

test called!

004013EE

這個(gè)程序中較難理解的是3個(gè)輸出語(yǔ)句都可以得到函數(shù)的入口地址。首先來(lái)看函數(shù)名test，它與數(shù)組名類似(注意：只是類似)，是一個(gè)符號(hào)用來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)函數(shù)的入口地址，在使用中函數(shù)名會(huì)被轉(zhuǎn)換為指向這個(gè)函數(shù)的指針，指針的值就是函數(shù)的入口地址，&test在前面已經(jīng)說(shuō)了：顯示獲取函數(shù)的地址。對(duì)于*test，可以認(rèn)為由于test已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成了函數(shù)指針,指向這個(gè)函數(shù)，所以*test就是取這個(gè)指針?biāo)赶虻暮瘮?shù)名，而又根據(jù)函數(shù)名會(huì)被轉(zhuǎn)換指向該函數(shù)的指針的規(guī)則，這個(gè)函數(shù)也轉(zhuǎn)變成了一個(gè)指針，所以*test最終也是一個(gè)指向函數(shù)test的指針。對(duì)它們采用%p格式項(xiàng)輸出，都會(huì)得到以16進(jìn)制數(shù)表示的函數(shù)test的入口地址。注意函數(shù)的地址在編譯期是未知的，而是在鏈接時(shí)確定的。

2．返回指針的函數(shù)(指針函數(shù))

類比指針數(shù)組(還記得嗎)，理解指針函數(shù)將會(huì)更加輕松。所謂指針函數(shù)，就是返回指針的函數(shù)，函數(shù)可以不返回任何值，也可以返回整型值，實(shí)型值，字符型值，當(dāng)然也可以返回指針值。一個(gè)指針函數(shù)的聲明：int *f(int i, int j); 回想一下指針數(shù)組的聲明：char *cars[10];同樣的把它寫成好理解的形式(非業(yè)界慣例)int* f(int i, int j);這樣一來(lái)已經(jīng)十分明了了，由于( )的優(yōu)先級(jí)高于*，因此f先與()結(jié)合，所以f是一個(gè)具有兩個(gè)int型參數(shù)，返回一個(gè)指向int型指針的函數(shù)。

C語(yǔ)言的庫(kù)函數(shù)中有很多都是指針函數(shù)，比如字符串處理函數(shù)，下面給出一些函數(shù)原型：

char *strcat( char *dest, const char *src );

char *strcpy( char *dest, const char *src );

char *strchr( const char *s, int c );

char *strstr( const char *src, const char*sub );

注意函數(shù)的返回值不僅僅局限于指向變量的指針，也可以是指向函數(shù)的指針。初遇這種函數(shù)的聲明可能會(huì)痛苦一點(diǎn)兒，但練習(xí)兩三次應(yīng)該是可以理解并掌握的。首先來(lái)看這個(gè)聲明：int (*function(int)) (double*,char);要了解此聲明的含義，首先來(lái)看function(int)，將function聲明為一個(gè)函數(shù)，它帶有一個(gè)int型的形式參數(shù)，這個(gè)函數(shù)的返回值為一個(gè)指針，正是我們本將開頭講過(guò)的函數(shù)指針int (*) (double*, char);這個(gè)指針指向一個(gè)函數(shù)，此函數(shù)返回int型并帶有兩個(gè)分別是double*型和char型的形參。如果使用typedef可以將這個(gè)聲明簡(jiǎn)化：

typedef int (*ptf) (double*, char);

ptf function(int );

要說(shuō)明一下，對(duì)于typedef int (*ptf) (double*,char); 注意不要用#define的思維來(lái)看待typedef，如果用#define的思維來(lái)看的話會(huì)以為(*ptf)(double*, char)是int的別名，但這樣的別名看起來(lái)好像又不是合法的名字，于是會(huì)處于迷茫狀態(tài)。實(shí)際上，上面的語(yǔ)句把ptf定義為一種函數(shù)指針類型的別名，它和函數(shù)指針類型int (*) (double*, char);等價(jià)，也就是說(shuō)ptf現(xiàn)在也是一種類型。

3．函數(shù)指針和指針函數(shù)的混合使用

函數(shù)指針不僅可以作為返回值類型，還可以作為函數(shù)的形式參數(shù)，如果一個(gè)函數(shù)的形參和返回值都是函數(shù)指針，這個(gè)聲明看起來(lái)會(huì)更加復(fù)雜，例如：

void (*signal (int sig, void (*func) (intsiga)) ) ( int siga );看上去確實(shí)有些惱人，我們來(lái)一步一步的分析?，F(xiàn)在要分析的是signal，因?yàn)榫o鄰signal的是優(yōu)先級(jí)最高的括號(hào)，首先與括號(hào)結(jié)合，所以signal為一個(gè)函數(shù)，括號(hào)內(nèi)為signal的兩個(gè)形參，一個(gè)為int型，一個(gè)為指向函數(shù)的指針。接下來(lái)從向左看，*表示指向某對(duì)象的指針，它所處的位置表明它是signal的返回值類型，現(xiàn)在可以把已經(jīng)分析過(guò)的signal整體去掉，得到void (*) ( int siga )，很清晰了吧。又是一個(gè)函數(shù)指針，這個(gè)指針與signal形參表中的第二個(gè)參數(shù)類型一樣，都是指向接受一個(gè)int型形參且不返回任何值的函數(shù)的指針。同樣地，用typedef可以將這個(gè)聲明簡(jiǎn)化：

typedef void (*p_sig) (int);

p_sig signal(int sig, p_sig func);

這個(gè)signal函數(shù)是C語(yǔ)言的庫(kù)函數(shù)，在signal.h中定義，用來(lái)處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號(hào)，是UNIX/linux編程中經(jīng)常用到的一個(gè)函數(shù)，所以在此單獨(dú)拿出來(lái)講解一下。

4．函數(shù)指針數(shù)組

還有一種較為常用的關(guān)于函數(shù)指針的用法——函數(shù)指針數(shù)組。假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)文件處理程序，通過(guò)一個(gè)菜單按鈕來(lái)選擇相應(yīng)的操作(打開文件，讀文件，寫文件，關(guān)閉文件)。這些操作都實(shí)現(xiàn)為函數(shù)且類型相同，分別為：

void open( );

void read( );

void write( );

void close( );

現(xiàn)在定義一個(gè)函數(shù)指針類型的別名PF：typedefvoid (*PF) ( );把以上4種操作取地址放入一個(gè)數(shù)組中，得到：

PF file_options[ ] = {

&open,

&read,

&write,

&close

};

這個(gè)數(shù)組中的元素都是指向不接受參數(shù)且不返回任何值的函數(shù)的指針，因此這是一個(gè)函數(shù)指針數(shù)組。接下來(lái)，定義一個(gè)函數(shù)指針類型的指針action并初始化為函數(shù)指針數(shù)組的第一個(gè)元素：PF* action = file_options;，如果不好理解，可以類比一下int ia[4] = {0, 1, 2, 3}; int *ip = ia;，這里PF相當(dāng)于int，這樣應(yīng)該比較好懂了。通過(guò)對(duì)指針action進(jìn)行下標(biāo)操作可以調(diào)用數(shù)組中的任一操作，如：action[2]( )會(huì)調(diào)用write操作，以此類推。在實(shí)際中，指針action可以和鼠標(biāo)或者其他GUI對(duì)象相關(guān)聯(lián)，以達(dá)到相應(yīng)的目的。

5．關(guān)于指針的復(fù)雜聲明

第4點(diǎn)中的函數(shù)指針數(shù)組采用了typedef來(lái)聲明，這是應(yīng)該提倡的方法，因?yàn)樗勺x性更高。如果不使用typedef，那么分析起來(lái)就會(huì)比較復(fù)雜，結(jié)果是void (*file_options[ ]) ( );對(duì)于C語(yǔ)言的復(fù)雜聲明我不想講太多，因?yàn)樵趯?shí)際中用到的機(jī)會(huì)并不多，并且推薦大家多用typedef來(lái)簡(jiǎn)化聲明的復(fù)雜度。對(duì)于分析復(fù)雜聲明有一個(gè)極為有效的方法——右左法則。右左法則的大致描述為：從未定義的變量名開始閱讀聲明，先向右看，然后向左看。當(dāng)遇到括號(hào)時(shí)就調(diào)轉(zhuǎn)閱讀的方向。括號(hào)內(nèi)的所有內(nèi)容都分析完畢就跳出括號(hào)。這樣一直繼續(xù)下去，直到整個(gè)聲明都被分析完畢。來(lái)分析一個(gè)的例子：int * (* (*fp) (int) ) [10];

閱讀步驟：

1．從未定義的變量名開始閱讀 --------------------------------------------fp

2．往右看，什么也沒有，遇到了)，因此往左看，遇到一個(gè)* ------一個(gè)指向某對(duì)象的指針

3．跳出括號(hào)，遇到了(int) -----------------------------------一個(gè)帶一個(gè)int參數(shù)的函數(shù)

4．向左看，發(fā)現(xiàn)一個(gè)* ---------------------------------------（函數(shù)）返回一個(gè)指向某對(duì)象的指針

5．跳出括號(hào)，向右看，遇到[10] ------------------------------一個(gè)10元素的數(shù)組

6．向左看，發(fā)現(xiàn)一個(gè)* ---------------------------------------一個(gè)指向某對(duì)象指針

7．向左看，發(fā)現(xiàn)int -----------------------------------------int類型

所以fp是指向函數(shù)的指針,該函數(shù)返回一個(gè)指向數(shù)組的指針，此數(shù)組有10個(gè)int*型的元素。

對(duì)此我不再多舉例了，下面給出一些聲明，有興趣的朋友可以試著分析一下，答案我會(huì)在下一講中給出：

1． int *( *( *a[5]) ( ) ) ( );

2． void * (*b) ( char, int (*) ( ) );