淺析函數(shù)指針與指針函數(shù)及其應(yīng)用

一、指針簡介

什么是指針？相信大家對(duì)這個(gè)問題其實(shí)并不陌生，對(duì)指針的概念也不會(huì)很模糊，在這里我也大概介紹一下。

1.1、指針定義

指針 其實(shí)可以理解為某一對(duì)象的內(nèi)存地址，指針變量就是用來存放內(nèi)存地址的變量。由此我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)指針和地址是一種相互對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1.2、指針變量

指針變量 上面我們談到指針變量是存放地址的變量，故此我們也可稱指針變量我地址變量。在聲明指針變量時(shí)，我們通常用數(shù)據(jù)類型符++標(biāo)識(shí)符(即變量名)的格式定義。如int p1，char* p2等形式。 需要說明的是類型說明符表示指針變量所指向變量的數(shù)據(jù)類型；**" * "** 表示這是一個(gè)指針變量；變量名表示定義的指針變量名，其值是一個(gè)地址。例如：int*p1則表示 p1 是一個(gè)int型的指針變量，它的值是某個(gè)整型變量的地址。

1.2.1、指針類型大小

在 C/C++語言中，指針一般被認(rèn)為是指針變量，指針變量的內(nèi)容存儲(chǔ)的是其指向的對(duì)象的首地址，指向的對(duì)象可以是變量（指針變量也是變量），數(shù)組，函數(shù)等占據(jù)存儲(chǔ)空間的實(shí)體。

以上我們知道指針變量是存儲(chǔ)地址的，且其可以指向char型，int型等存儲(chǔ)在占據(jù)一定空間的實(shí)體。以32位機(jī)為例，在32位機(jī)的存儲(chǔ)中，int型，char型變量都分別占據(jù)不同的字節(jié)。

在這里插入圖片描述

那么指針變量的大小如何呢？通過驗(yàn)證我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)指針類型的占位都是4/8個(gè)字節(jié)，如下圖所示。由此我們知道，地址值在內(nèi)存中的存儲(chǔ)空間占4/8個(gè)字節(jié)，這也是指針類型的大小了。

在這里插入圖片描述

1.2.2、指針注意事項(xiàng)

我們?cè)趯?duì)指針進(jìn)行聲明時(shí)，切記不可把一個(gè)數(shù)賦值給指針變量。如下：

?

????int*?p?=?200;//erro
????int?a?=?20;
????int*?p1;
????*p1?=?a;//erro
????//或者
????int?*p2;
????p2?=?200;//erro
????printf("%d
",*p);
????printf("%d
",*p1);
????printf("%d
",*p2);
12345678910

?

在以上例子中分別定義了一個(gè)指針變量 p，p1，p2，但是不能直接把 200 賦值給指針變量 p2，也不可把一個(gè)賦值為20的整型變量 a，再賦值給指針變量p1，p1中只能用來存放整型變量的地址，而不能直接把整型變量a賦值給這個(gè)指針變量 p1。但可以把a(bǔ)的地址賦值給 p1；即可改成 **p1 = &a;**同時(shí)直接在聲明指針變量p時(shí)也是不可以賦給其200這個(gè)整型數(shù)值的。

注意，這里雖然只有兩個(gè)報(bào)錯(cuò)，原因是在wind環(huán)境下，語法的不嚴(yán)格導(dǎo)致的，在Linux環(huán)境下其實(shí)是報(bào)錯(cuò)的情況。

1.2.3、野指針

在使用指針時(shí)，野指針是我們需要避免的一個(gè)重要點(diǎn)。

C 語言中指針初始化是指給所定義的指針變量賦初值。指針變量在被創(chuàng)建后，如果不被賦值，他的缺省值是隨機(jī)的，它的指向是不明確的，這樣的指針形象地稱為 “ 野指針 ”。野指針是很危險(xiǎn)的，容易造成程序出錯(cuò)，且程序本身無法判斷指針指向是否合法。

指針變量初始化時(shí)避免野指針的方法：可以在指針定義后，賦值 NULL 空值，也可寫成如下形式：
p=0 或 p=‘?’

這兩種形式和 p = NULL 是等價(jià)的
如int * p；
p = NULL；

上面兩行代碼的含義是，指針變量 p 被賦值為空。雖然定義了一個(gè)指針變量，但是它并不指向任何存儲(chǔ)空間。

以上是我們?cè)谑褂弥羔槙r(shí)需要注意的內(nèi)容。同時(shí)也應(yīng)該避免指針越界等問題，這以后細(xì)說。

二、函數(shù)

2.1、函數(shù)簡介

這里的函數(shù)是同我們理解中的數(shù)學(xué)函數(shù)有一定區(qū)別。計(jì)算機(jī)上的函數(shù)一般是指一段可以直接被另一段程序或代碼引用的程序或代碼。也叫做子程序，或在OOP中稱為方法，如java等面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言。
在C語言中，函數(shù)的定義同大多數(shù)變量定義意義，都需要聲明，給定類型等且在定義非void型函數(shù)時(shí)，需要有返回值。值得注意的是，函數(shù)名后的（）內(nèi)可進(jìn)行參數(shù)的定義，如定義一個(gè)int型的main函數(shù)，可接收兩個(gè)參數(shù)時(shí)，參照如下定義：

?

//?定義main函數(shù)
int?main(int?x,int?y)
{
?printf("%d
",x+y);
?return?0;
}
123456

?

2.2、函數(shù)地址

函數(shù)有地址嗎？我們先來看下面這幾行代碼。在main函數(shù)中，通過調(diào)用add函數(shù)得到一個(gè)返回值，這個(gè)返回值被在main函數(shù)進(jìn)行打印。我們知道，在聲明一個(gè)變量時(shí)，內(nèi)存空間都會(huì)為該變量分配一個(gè)相應(yīng)地址值，同樣地，在聲明函數(shù)使，內(nèi)存也會(huì)為函數(shù)分配一個(gè)地址值，如下代碼中的add函數(shù)，其在64位機(jī)下的內(nèi)存地址值為0000000000401550；

?

//定義加法函數(shù)add（）
int?add(int?x,int?y)
{
?int?z?=?0;
?z?=?x?+?y;
?return?z;
}
//?定義main函數(shù)
int?main()
{
?int?a?=?10;
?int?b?=?20;
?printf("%d
",add(a,b));//30
?printf("%d
",&add);//0000000000401550，這是個(gè)地址值,這里用&add和直接用add是一樣的，沒區(qū)別。不同于數(shù)組！
?return?0;
}
12345678910111213141516

?

綜上我們可以很清楚的知道，在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候其實(shí)就像在主函數(shù)中找到了被調(diào)函數(shù)的地址作為入口進(jìn)行傳參，進(jìn)而能很好幫我們解決很多問題。而函數(shù)指針就是基于這樣一個(gè)思想來實(shí)現(xiàn)指針變量存放函數(shù)地址的。

2.3、回調(diào)函數(shù)

最為編程語言中的一種機(jī)制，回調(diào)函數(shù)就是一個(gè)被作為參數(shù)傳遞的函數(shù)。在C語言中，回調(diào)函數(shù)只能使用函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于回調(diào)函數(shù)，經(jīng)典的如qsort()函數(shù)，其格式如下：

?

void?qsort(void*?base,
????????????????size_t?num,
????????????????size_t?width,
????????????????int(*cmp)(const?void?*e1,const?void*?e2)
????????????????);?
12345

?

關(guān)于上述代碼，這里不作細(xì)講。

回調(diào)函數(shù)在實(shí)際中有許多作用。假設(shè)有這樣一種情況：我們要編寫一個(gè)庫，它提供了某些排序算法的實(shí)現(xiàn)（如冒泡排序、快速排序、shell排序、shake排序等等），為了能讓庫更加通用，不想在函數(shù)中嵌入排序邏輯，而讓使用者來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯；或者，能讓庫可用于多種數(shù)據(jù)類型（int、float、string），此時(shí)，可以使用函數(shù)指針，并進(jìn)行回調(diào)。

可見回調(diào)函數(shù)于函數(shù)指針的關(guān)系極為密切。在此介紹回調(diào)函數(shù)，當(dāng)然也是方便下文很好的理解函數(shù)指針的一些應(yīng)用，對(duì)于回調(diào)函數(shù)感興趣的讀者朋友可以查閱相關(guān)資料進(jìn)行了解。

注意：以上說明僅為本次文章做個(gè)鋪墊，下面進(jìn)入正題。

三、函數(shù)指針

顧名思義， 函數(shù)指針就是函數(shù)與指針的結(jié)合，相信大多數(shù)初學(xué)者可能也同我一樣，開始接觸函數(shù)指針時(shí)會(huì)疑惑，這是函數(shù)還是指針呢？下面我們進(jìn)行淺析。

3.1、函數(shù)指針定義

函數(shù)指針是指向函數(shù)的指針變量。本質(zhì)上“函數(shù)指針”就是指針變量，這點(diǎn)是需要強(qiáng)調(diào)的，只不過該指針變量指向函數(shù)。其類型就由函數(shù)類型所決定。函數(shù)在C編譯過程中，編譯器會(huì)給每一個(gè)函數(shù)分配一個(gè)入口地址，該入口地址就是函數(shù)指針?biāo)赶虻牡刂贰Ｓ辛酥赶蚝瘮?shù)的指針變量后，可用該指針變量調(diào)用函數(shù)，就如同用指針變量可引用其他類型變量一樣，在這些概念上是大體一致的。函數(shù)指針有兩個(gè)用途：調(diào)用函數(shù)和做函數(shù)的參數(shù)。

3.2、函數(shù)指針聲明

函數(shù)指針的聲明問題也是一直困擾大家的一個(gè)點(diǎn)，就如同對(duì)數(shù)組指針的聲明一樣。需要明確的是，函數(shù)指針其本質(zhì)是指針，所以在聲明時(shí)應(yīng)該注意，必須體現(xiàn)指針這一概念。下面我們來看這兩個(gè)聲明的異同。

?

//int?fun(int??,int??);//此為一個(gè)函數(shù)，這點(diǎn)是毫無疑問的，關(guān)鍵在于以下兩條語句
int??*?fun(int??,??int???);
int??(*fun)(int??,?int??);
123

?

以上“函數(shù)”的聲明唯一的不同點(diǎn)在于，*fun有無括號(hào)的問題，正因?yàn)檫@個(gè)小括號(hào)，讓我們認(rèn)識(shí)了函數(shù)和指針組合的強(qiáng)大。

首先，對(duì)于以上兩種寫法的問題，根本在于括號(hào)的優(yōu)先級(jí)。第一條語句在聲明中，*fun沒有括號(hào)，其優(yōu)先與fun后面的括號(hào)結(jié)合，在不考慮 * 的情況下，這是一個(gè)指向int型的函數(shù)，但有了 * 后，* 與int結(jié)合，形成了 int* 類型，此時(shí)這個(gè)fun函數(shù)指向的是 int* 類型。這時(shí)我們稱第一條語句為指針函數(shù)，其是指向指針的函數(shù)，這后續(xù)再討論。

有如上基礎(chǔ)，對(duì)于第二條語句我們就很容易理解了。通過將 fun 與括號(hào)中的 “ * ” 強(qiáng)制組合在一起，表示定義的 fun 是一個(gè)指針，然后與下面的 “ ( ) ” 再次組合，表示的是該指針指向一個(gè)函數(shù)，括號(hào)里表示為 int 類型的參數(shù)，最后與前面的 int 組合，此處 int 表示該函數(shù)的返回值。因此，fun 是指向函數(shù)的指針，該函數(shù)的返回值為 int。函數(shù)指針與指針函數(shù)的含義大不相同。函數(shù)指針本身是一個(gè)指向函數(shù)的指針。指針函數(shù)本身是一個(gè)返回值為指針的函數(shù)。

綜上，函數(shù)指針的聲明就顯而易見了，其格式為：

返回值的數(shù)據(jù)類型 （ * 函數(shù)名）（參數(shù)1，參數(shù)2，…）；

如果上述感覺有點(diǎn)啰嗦，我們可以這樣來理解：

通過上述代碼可知函數(shù)有一個(gè)地址值，那么如果我們想存放這個(gè)地址值，該如何存放呢?？赡苡腥藭?huì)想到的是直接用函數(shù)來接收，如int pf(int x,inty) = add;用函數(shù)來接收函數(shù)，確實(shí)是個(gè)不錯(cuò)的想法，但我們說地址是一個(gè)指針變量，應(yīng)該用指針來接收地址值，所以很容易想到直接在int 后加上 * 這個(gè)符號(hào)表示指針，這時(shí)有int *pf(int x,inty) = add;但真的是這樣嗎？

有人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)pf(int x,inty) = add;其實(shí)是一個(gè)函數(shù)，返回類型是int*，這認(rèn)同我們前面認(rèn)識(shí)的其他指針類型一樣。沒錯(cuò)，這就是關(guān)鍵。由此我們探究出了函數(shù)指針的寫法，即先讓pf變量是個(gè)指針，用來接收add函數(shù)的地址，再讓其指向int型。所以得到了int (*pf)(int x,inty) = add;這樣一個(gè)完美的寫法。

3.3、函數(shù)指針的應(yīng)用

上面我們提到，函數(shù)指針有兩個(gè)用途，即調(diào)用函數(shù)和做函數(shù)的參數(shù)，下面我們以此進(jìn)行一些淺析。

3.3.1函數(shù)指針的調(diào)用

當(dāng)我們需要把一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)傳給其他參數(shù)的時(shí)候就必須使用函數(shù)指針才能很好的完成。下面的程序說明了函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)的方法：這段代碼中主要執(zhí)行過程主要是把a(bǔ)dd函數(shù)的地址賦給pf指針，而后通過(*pf)進(jìn)行解引用找到原來的add函數(shù)，再對(duì)其進(jìn)行傳參3和5，最后將結(jié)果賦給c，再進(jìn)行打印。得到下圖結(jié)果。

?

//定義加法函數(shù)add（）
int?add(int?x,int?y)
{
?int?z?=?0;
?z?=?x?+?y;
?return?z;
}
//?定義main函數(shù)
int?main()
{
?int?(*pf)(int?x,int?y)?=?add;
?int?c?=?(*pf)(5,8);
?printf("%d
",c);//13
?return?0;
}
123456789101112131415

?

pf 是指向函數(shù)的指針變量，【(*pf)(int x,int y)這個(gè)里邊的參數(shù) x和y 可以省略】所以可把函數(shù) add() 賦給pf作為 pf 的值，即把a(bǔ)dd()的入口地址賦給pf,之后就可以用pf對(duì)該函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，實(shí)際上pf和add都指向同一個(gè)入口地址，不同就是pf是一個(gè)指針變量，它可以指向任何函數(shù)。在程序中把哪個(gè)函數(shù)的地址賦給它，它就指向哪個(gè)函數(shù)。而后用指針變量調(diào)用它，因此可以先后指向不同的函數(shù)。不過注意，指向函數(shù)的指針變量沒有++和–運(yùn)算，用時(shí)要小心。

3.3.2函數(shù)的傳參

上面提到函數(shù)指針不僅可以調(diào)用，還能進(jìn)行傳參。函數(shù)傳參的本質(zhì)就是把需要傳的函數(shù)當(dāng)成一個(gè)參數(shù)，然后傳給被調(diào)函數(shù)使用。下面依然通過代碼來演示，并得到下圖結(jié)果。

?

//定義加法函數(shù)add（）
void?chuancan(int?(*pf)(int?x,int?y),int?x,int?y)
{
?printf("這是函數(shù)指針傳的使用演示
");
?int?c?=?pf(x,y);
?printf("%d
",c);//5
}
int?add(int?x,int?y)
{
?int?z?=?0;
?z?=?x?+?y;
?return?z;
}
//?定義main函數(shù)
int?main()
{
?int?(*pf)(int?x,int?y)?=?add;
?chuancan(pf,2,3);
?return?0;
}
1234567891011121314151617181920

?

我們把函數(shù)pf當(dāng)做一個(gè)參數(shù)傳到了函數(shù)chuancan里面去，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)函數(shù)pf的調(diào)用,顯然，這樣的做法讓我們見識(shí)到了函數(shù)指針的極大魅力。這就意味著，當(dāng)我們有很多類似的數(shù)量極大的函數(shù)時(shí)，我們?cè)趺垂芾砗褪褂茫@是個(gè)棘手的問題，這時(shí)候我們可以用函數(shù)指針去管理和調(diào)用他們，把他們都裝進(jìn)一個(gè)函數(shù)指針數(shù)組，這無疑讓我們的算法實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。

在這里插入圖片描述

四、指針函數(shù)

當(dāng)讀者朋友讀到這一節(jié)時(shí)，相信你對(duì)指針函數(shù)已經(jīng)不再陌生，因?yàn)樵谇拔奈覀円惨讶惶徇^這一概念。接下來我們將對(duì)指針函數(shù)作進(jìn)一步淺析。

4.1指針函數(shù)的定義

如你所想，指針函數(shù)，其實(shí)就是帶指針的函數(shù)，其本質(zhì)就是函數(shù)，這點(diǎn)并不稀奇，稀奇的是它的返回類型是某一類型的指針。

4.2 指針函數(shù)的聲明

指針函數(shù)的聲明如下：類型標(biāo)識(shí)符?*函數(shù)名(參數(shù)表)?；

?

int??*?fun(int??,??int?,...?);//這是一個(gè)指針函數(shù)
1

?

下面是關(guān)于指針函數(shù)的相關(guān)聲明格式解釋。

在 類型名 *函數(shù)名(函數(shù)參數(shù)列表); 格式中，后綴運(yùn)算符括號(hào)“()”表示這是一個(gè)函數(shù)，其前綴運(yùn)算符星號(hào)“ * ”表示此函數(shù)為指針型函數(shù)，其函數(shù)值為指針，即它帶回來的值的類型為指針，當(dāng)調(diào)用這個(gè)函數(shù)后，將得到一個(gè)“指向返回值為…的指針（地址），“類型名” 表示函數(shù)返回的指針指向的類型”。

“(函數(shù)參數(shù)列表)”中的括號(hào)為函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符，在調(diào)用語句中，即使函數(shù)不帶參數(shù)，其參數(shù)表的一對(duì)括號(hào)也不能省略。其示例如下：
int *pfun(int, int);

由于“*”的優(yōu)先級(jí)低于“()”的優(yōu)先級(jí)，因而pfun首先和后面的“()”結(jié)合，也就意味著，pfun是一個(gè)函數(shù)。即：
int *(pfun(int, int));

接著再和前面的“ * ”結(jié)合，說明這個(gè)函數(shù)的返回值是一個(gè)指針。由于前面還有一個(gè)int，也就是說，pfun是一個(gè)返回值為整型指針的函數(shù)

相信到此讀者朋友應(yīng)該對(duì)指針函數(shù)的定義，聲明及其注意點(diǎn)有了深度的認(rèn)識(shí)，需要注意的是：函數(shù)指針聲明為指針，它與變量指針不同之處是，它不是指向變量，而是指向函數(shù)。
下面將對(duì)指針函數(shù)應(yīng)用方面作進(jìn)一步的淺析。

4.3指針函數(shù)的應(yīng)用

指針函數(shù)既然本質(zhì)上是函數(shù)，那么其用法與函數(shù)的一般用法基本無異。都需要對(duì)其進(jìn)行聲明，調(diào)用等。請(qǐng)看一下例子，結(jié)果如下圖：

?

char?*?my_strcat(char*?dest,const?char?*?src)
{
????char*?ret?=?dest;?
????assert(dest?!=?NULL);
????assert(src);
????//1.找到目的字符串的?
????while(*dest?!=?'?')
????{
????????dest++;
????}
????//2.追加
????while?(*dest++?=?*src++)
????{
????????;/*?code?*/
????}
????return?ret;
????
}
int?main()
{
????char?arr1[30]?=?"abcdefghi";//這里目的地要足夠大，否則追加時(shí)容易出錯(cuò)
????char?arr2[]?=?"abtc";
????char?arr11[]?=?"abcdefghi";
????char?arr22[]?=?"abtc";
????char*?arr3?=?my_strcat(arr1,arr2);
????printf("這是自記實(shí)現(xiàn)的追加字符串結(jié)果：%s
,這是系統(tǒng)調(diào)用strcat函數(shù)追加的結(jié)果：%s
",arr3,strcat(arr11,arr22));
????return?0;
}
12345678910111213141516171819202122232425262728

?

在本例中，聲明char * my_strcat(char* dest,const char * src)這樣一個(gè)返回值類型為char*的指針函數(shù)，參數(shù)為char* dest,const char * src，該函數(shù)用來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)字符串的后綴字符追加問題。當(dāng)我們?cè)谥骱瘮?shù)調(diào)用my_strcat函數(shù)時(shí)，其實(shí)和一般函數(shù)調(diào)用并無區(qū)別，值得一提的是，當(dāng)我們想要把被調(diào)函數(shù)返回給某個(gè)變量時(shí)，記住返回類型即可，如char* arr3 = my_strcat(arr1,arr2);

追加字符串

指針函數(shù)的返回類型可以是任何基本類型和復(fù)合類型。返回指針的函數(shù)的用途十分廣泛。事實(shí)上，每一個(gè)函數(shù)，即使它不帶有返回某種類型的指針，它本身都有一個(gè)入口地址，該地址相當(dāng)于一個(gè)指針。比如函數(shù)返回一個(gè)整型值，實(shí)際上也相當(dāng)于返回一個(gè)指針變量的值，不過這時(shí)的變量是函數(shù)本身而已，而整個(gè)函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)“變量”。

當(dāng)然了，在函數(shù)調(diào)用過程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)封裝一個(gè)函數(shù)，相當(dāng)于把這個(gè)函數(shù)給定死了，今后再使用時(shí)發(fā)現(xiàn)只能使用固定返回類型的函數(shù)，這是令人頭大的問題，為此c語言還是很友好的，在這里我們簡單介紹遇到這種情況該如何解決。

一般而言，為了讓被調(diào)函數(shù)具有一般通用性，我們可以將其返回值類型聲明為 void * ，這樣就極大方便我們?cè)诮窈蟮氖褂昧恕?/p>

五、函數(shù)指針與指針函數(shù)的區(qū)別

經(jīng)過上述探索，我們悄然發(fā)現(xiàn)，函數(shù)指針和指針函數(shù)的區(qū)別依然明了。在這里需要總結(jié)一下即可：

1、指針函數(shù)： 即帶指針的函數(shù)，其本質(zhì)是一個(gè)函數(shù)，函數(shù)返回是某一類型的指針。聲明如ret * fun(ret ,ret ,...);

2、函數(shù)指針： 即指向函數(shù)的指針變量，其本質(zhì)是一個(gè)指針變量。指向函數(shù)的入口地址，可以通過它來調(diào)用函數(shù)。聲明如ret (*fun)(ret ,ret ,...);

綜上，二者在定義，寫法及用法方面都存在不同，至于對(duì)二者更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，還請(qǐng)各位讀者朋友查詢相關(guān)資料進(jìn)行深度學(xué)習(xí)了。鑒于個(gè)人技術(shù)學(xué)淺，存在不足之處，歡迎指教。