C語言高階應用：函數(shù)指針的概念和使用方法

一、函數(shù)指針

在講回調(diào)函數(shù)之前，我們需要了解函數(shù)指針。 我們都知道，C語言的靈魂是指針，我們經(jīng)常使用整型指針，字符串指針，結(jié)構(gòu)體指針等。

int?*p1;
char?*p2;
STRUCT?*p3;?// STRUCT為我們定義的結(jié)構(gòu)體

但是好像我們一般很少使用函數(shù)指針，我們一般使用函數(shù)都是直接使用函數(shù)調(diào)用。

下面我們來了解一下函數(shù)指針的概念和使用方法。

1. 概念

函數(shù)指針是指向函數(shù)的指針變量。 通常我們說的指針變量是指向一個整型、字符型或數(shù)組等變量，而函數(shù)指針是指向函數(shù)。 函數(shù)指針可以像一般函數(shù)一樣，用于調(diào)用函數(shù)、傳遞參數(shù)。 函數(shù)指針的定義方式為：

函數(shù)返回值類型?? (* 指針變量名) (函數(shù)參數(shù)列表);

“函數(shù)返回值類型”表示該指針變量可以指向具有什么返回值類型的函數(shù)；“函數(shù)參數(shù)列表”表示該指針變量可以指向具有什么參數(shù)列表的函數(shù)。這個參數(shù)列表中只需要寫函數(shù)的參數(shù)類型即可。 我們看到，函數(shù)指針的定義就是將“函數(shù)聲明”中的“函數(shù)名”改成“（指針變量名）”。但是這里需要注意的是：“（指針變量名）”兩端的括號不能省略，括號改變了運算符的優(yōu)先級。如果省略了括號，就不是定義函數(shù)指針而是一個函數(shù)聲明了，即聲明了一個返回值類型為指針型的函數(shù)。 那么怎么判斷一個指針變量是指向變量的指針變量還是指向函數(shù)的指針變量呢？首先看變量名前面有沒有“”，如果有“”說明是指針變量；其次看變量名的后面有沒有帶有形參類型的圓括號，如果有就是指向函數(shù)的指針變量，即函數(shù)指針，如果沒有就是指向變量的指針變量。 最后需要注意的是，指向函數(shù)的指針變量沒有 ++ 和 --?運算。

一般為了方便使用，我們會選擇：

typedef? 函數(shù)返回值類型? (* 指針變量名) (函數(shù)參數(shù)列表);

比如：

typedef?int?(*Fun1)(int);?//聲明也可寫成int (*Fun1)(int x)，但習慣上一般不這樣。
typedef?int?(*Fun2)(int,?int);?//參數(shù)為兩個整型，返回值為整型
typedef?void?(*Fun3)(void);?//無參數(shù)和返回值
typedef?void*?(*Fun4)(void*);?//參數(shù)和返回值都為void*指針

2. 如何用函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)

給大家舉一個例子

int?Func(int?x);???/*聲明一個函數(shù)*/
int?(*p)?(int?x);??/*定義一個函數(shù)指針*/
p?=?Func;??????????/*將Func函數(shù)的首地址賦給指針變量p*/
p?=?&Func;?????????/*將Func函數(shù)的首地址賦給指針變量p*/

賦值時函數(shù) Func 不帶括號，也不帶參數(shù)。由于函數(shù)名 Func 代表函數(shù)的首地址，因此經(jīng)過賦值以后，指針變量 p 就指向函數(shù) Func() 代碼的首地址了。

下面來寫一個程序，看了這個程序你們就明白函數(shù)指針怎么使用了：

#include?
int?Max(int,?int);??//函數(shù)聲明
int?main(void)
{
????int(*p)(int,?int);??//定義一個函數(shù)指針
????int?a,?b,?c;
????p?=?Max;??//把函數(shù)Max賦給指針變量p,?使p指向Max函數(shù)
????printf("please?enter?a?and?b:");
????scanf("%d%d",?&a,?&b);
????c?=?(*p)(a,?b);??//通過函數(shù)指針調(diào)用Max函數(shù)
????printf("a?=?%d
b?=?%d
max?=?%d
",?a,?b,?c);
????return?0;
}
int?Max(int?x,?int?y)??//定義Max函數(shù)
{
????int?z;
????if?(x?>?y)
????{
????????z?=?x;
????}
????else
????{
????????z?=?y;
????}
????return?z;
}

特別注意的是，因為函數(shù)名本身就可以表示該函數(shù)地址（指針），因此在獲取函數(shù)指針時，可以直接用函數(shù)名，也可以取函數(shù)的地址。

p?=?Max? 可以改成? p?=?&Max
c?=?(*p)(a,?b)? 可以改成? c?=?p(a,?b)

3. 函數(shù)指針作為某個函數(shù)的參數(shù)

既然函數(shù)指針變量是一個變量，當然也可以作為某個函數(shù)的參數(shù)來使用的。示例：

#include?
#include?

//前加一個typedef關鍵字，這樣就定義一個名為FunType函數(shù)指針類型，而不是一個FunType變量。

//形式同?typedef?int*?PINT;

typedef?void(*FunType)(int);

void?myFun(int?x); void?hisFun(int?x); void?herFun(int?x); void?callFun(FunType?fp,int?x); int?main() { ????callFun(myFun,100);//傳入函數(shù)指針常量，作為回調(diào)函數(shù) ????callFun(hisFun,200); ????callFun(herFun,300); ????return?0; } void?callFun(FunType?fp,int?x) { ????fp(x);//通過fp的指針執(zhí)行傳遞進來的函數(shù)，注意fp所指的函數(shù)有一個參數(shù) } void?myFun(int?x) { ????printf("myFun:?%d ",x); } void?hisFun(int?x) { ????printf("hisFun:?%d ",x); } void?herFun(int?x) { ????printf("herFun:?%d ",x); } 輸出：

4. 函數(shù)指針作為函數(shù)返回類型

有了上面的基礎，要寫出返回類型為函數(shù)指針的函數(shù)應該不難了，下面這個例子就是返回類型為函數(shù)指針的函數(shù)：

void?(*?func5(int,?int,?float))(int,?int)
{
????...
}

在這里，func5?以?(int, int, float)?為參數(shù)，其返回類型為?void (*)(int, int)?。在C語言中，變量或者函數(shù)的聲明也是一個大學問，想要了解更多關于聲明的話題，可以參考《C專家編程》(1-3章)。這本書的第三章花了整整一章的內(nèi)容來講解如何讀懂C語言的聲明。 5. 函數(shù)指針數(shù)組

在開始講解回調(diào)函數(shù)前，最后介紹一下函數(shù)指針數(shù)組。既然函數(shù)指針也是指針，那我們就可以用數(shù)組來存放函數(shù)指針。下面我們看一個函數(shù)指針數(shù)組的例子：

/*?方法 1?*/
void?(*func_array_1[5])(int,?int,?float);

/*?方法 2?*/
typedef?void?(*p_func_array)(int,?int,?float);
p_func_array?func_array_2[5];

上面兩種方法都可以用來定義函數(shù)指針數(shù)組，它們定義了一個元素個數(shù)為5，類型是 *??void (*)(int, int, float)? *?的函數(shù)指針數(shù)組。

函數(shù)指針常量 ：Max；函數(shù)指針變量：p；

數(shù)名調(diào)用如果都得如 (*myFun)(10) 這樣，那書寫與讀起來都是不方便和不習慣的。所以C語言的設計者們才會設計成又可允許 myFun(10) 這種形式地調(diào)用（這樣方便多了，并與數(shù)學中的函數(shù)形式一樣）。

在函數(shù)指針變量也可以存入一個數(shù)組內(nèi)。數(shù)組的聲明方法：int (*fArray[10]) (int);

二、回調(diào)函數(shù)

1. 什么是回調(diào)函數(shù)

我們先來看看百度百科是如何定義回調(diào)函數(shù)的：

回調(diào)函數(shù)就是一個通過函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。如果你把函數(shù)的指針（地址）作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，當這個指針被用來調(diào)用其所指向的函數(shù)時，我們就說這是回調(diào)函數(shù)?；卣{(diào)函數(shù)不是由該函數(shù)的實現(xiàn)方直接調(diào)用，而是在特定的事件或條件發(fā)生時由另外的一方調(diào)用的，用于對該事件或條件進行響應。

這段話比較長，也比較繞口。下面我通過一幅圖來說明什么是回調(diào)：

假設我們要使用一個排序函數(shù)來對數(shù)組進行排序，那么在主程序(Main program)中，我們先通過庫，選擇一個庫排序函數(shù)(Library function)。但排序算法有很多，有冒泡排序，選擇排序，快速排序，歸并排序。同時，我們也可能需要對特殊的對象進行排序，比如特定的結(jié)構(gòu)體等。庫函數(shù)會根據(jù)我們的需要選擇一種排序算法，然后調(diào)用實現(xiàn)該算法的函數(shù)來完成排序工作。這個被調(diào)用的排序函數(shù)就是回調(diào)函數(shù)(Callback function)。

結(jié)合這幅圖和上面對回調(diào)函數(shù)的解釋，我們可以發(fā)現(xiàn)，要實現(xiàn)回調(diào)函數(shù)，最關鍵的一點就是要將函數(shù)的指針傳遞給一個函數(shù)(上圖中是庫函數(shù))，然后這個函數(shù)就可以通過這個指針來調(diào)用回調(diào)函數(shù)了。注意，回調(diào)函數(shù)并不是C語言特有的，幾乎任何語言都有回調(diào)函數(shù)。在C語言中，我們通過使用函數(shù)指針來實現(xiàn)回調(diào)函數(shù)。

我的理解是：把一段可執(zhí)行的代碼像參數(shù)傳遞那樣傳給其他代碼，而這段代碼會在某個時刻被調(diào)用執(zhí)行，這就叫做回調(diào)。 如果代碼立即被執(zhí)行就稱為同步回調(diào)，如果過后再執(zhí)行，則稱之為異步回調(diào)。 回調(diào)函數(shù)就是一個通過函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。如果你把函數(shù)的指針（地址）作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，當這個指針被用來調(diào)用其所指向的函數(shù)時，我們就說這是回調(diào)函數(shù)。

回調(diào)函數(shù)不是由該函數(shù)的實現(xiàn)方直接調(diào)用，而是在特定的事件或條件發(fā)生時由另外的一方調(diào)用的，用于對該事件或條件進行響應。

2. 為什么要用回調(diào)函數(shù)？

因為可以把調(diào)用者與被調(diào)用者分開，所以調(diào)用者不關心誰是被調(diào)用者。它只需知道存在一個具有特定原型和限制條件的被調(diào)用函數(shù)。

簡而言之，回調(diào)函數(shù)就是允許用戶把需要調(diào)用的方法的指針作為參數(shù)傳遞給一個函數(shù)，以便該函數(shù)在處理相似事件的時候可以靈活的使用不同的方法。

int?Callback()????// /

	回調(diào)似乎只是函數(shù)間的調(diào)用，和普通函數(shù)調(diào)用沒啥區(qū)別。

	但仔細看，可以發(fā)現(xiàn)兩者之間的一個關鍵的不同：在回調(diào)中，主程序把回調(diào)函數(shù)像參數(shù)一樣傳入庫函數(shù)。 這樣一來，只要我們改變傳進庫函數(shù)的參數(shù)，就可以實現(xiàn)不同的功能，這樣有沒有覺得很靈活？并且當庫函數(shù)很復雜或者不可見的時候利用回調(diào)函數(shù)就顯得十分優(yōu)秀。

	3. 怎么使用回調(diào)函數(shù)？
int?Callback_1(int?a)???// /
如上述代碼：可以看到，Handle()?函數(shù)里面的參數(shù)是一個指針，在??main()?函數(shù)里調(diào)用?Handle()?函數(shù)的時候，給它傳入了函數(shù)??Callback_1()/Callback_2()/Callback_3()?的函數(shù)名，這時候的函數(shù)名就是對應函數(shù)的指針，也就是說，回調(diào)函數(shù)其實就是函數(shù)指針的一種用法。

	4. 下面是一個四則運算的簡單回調(diào)函數(shù)例子：
#include?
#include?

/****************************************
?*?函數(shù)指針結(jié)構(gòu)體
?***************************************/


	?

	?

	typedef?struct?_OP?

	{

	float?(*p_add)(float,?float);? ????float?(*p_sub)(float,?float);? ????float?(*p_mul)(float,?float);? ????float?(*p_div)(float,?float);? }?OP;? /**************************************** ?*?加減乘除函數(shù) ?***************************************/ float?ADD(float?a,?float?b)? { ????return?a?+?b; } float?SUB(float?a,?float?b)? { ????return?a?-?b; } float?MUL(float?a,?float?b)? { ????return?a?*?b; } float?DIV(float?a,?float?b)? { ????return?a?/?b; } /**************************************** ?*?初始化函數(shù)指針 ?***************************************/ void?init_op(OP?*op) { ????op->p_add?=?ADD; ????op->p_sub?=?SUB; ????op->p_mul?=?&MUL; ????op->p_div?=?÷ } /**************************************** ?*?庫函數(shù) ?***************************************/ float?add_sub_mul_div(float?a,?float?b,?float?(*op_func)(float,?float)) { ????return?(*op_func)(a,?b); } int?main(int?argc,?char?*argv[])? { ????OP?*op?=?(OP?*)malloc(sizeof(OP));? ????init_op(op); ????

	????/*?直接使用函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)?*/? ????printf("ADD?=?%f,?SUB?=?%f,?MUL?=?%f,?DIV?=?%f ",?(op->p_add)(1.3,?2.2),?(*op->p_sub)(1.3,?2.2),? ???????????

	?(op->p_mul)(1.3,?2.2),?(*op->p_div)(1.3,?2.2)); ????? ????/*?調(diào)用回調(diào)函數(shù)?*/? ????printf("ADD?=?%f,?SUB?=?%f,?MUL?=?%f,?DIV?=?%f ",? ????????????

	add_sub_mul_div(1.3,?2.2,?ADD),? ????????????add_sub_mul_div(1.3,?2.2,?SUB),? ????????????

	add_sub_mul_div(1.3,?2.2,?MUL),? ????????????add_sub_mul_div(1.3,?2.2,?DIV)); ????return?0;? }
5. 回調(diào)函數(shù)實例（很有用）

	一個?GPRS?模塊聯(lián)網(wǎng)的小項目，使用過的同學大概知道?2G、4G、NB?等模塊要想實現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)功能都需要經(jīng)歷模塊上電初始化、注冊網(wǎng)絡、查詢網(wǎng)絡信息質(zhì)量、連接服務器等步驟，這里的的例子就是，利用一個狀態(tài)機函數(shù)（根據(jù)不同狀態(tài)依次調(diào)用不同實現(xiàn)方法的函數(shù)），通過回調(diào)函數(shù)的方式依次調(diào)用不同的函數(shù)，實現(xiàn)模塊聯(lián)網(wǎng)功能，如下：
/*********??工作狀態(tài)處理??*********/
typedef?struct
{
????uint8_t?mStatus;
????uint8_t?(*?Funtion)(void);?//函數(shù)指針的形式
}?M26_WorkStatus_TypeDef;???//M26的工作狀態(tài)集合調(diào)用函數(shù)

/**********************************************
**?>M26工作狀態(tài)集合函數(shù)
***********************************************/
M26_WorkStatus_TypeDef?M26_WorkStatus_Tab[]?=
{????
????{GPRS_NETWORK_CLOSE,??M26_PWRKEY_Off??},????//模塊關機
????{GPRS_NETWORK_OPEN,??M26_PWRKEY_On??},??????//模塊開機
????{GPRS_NETWORK_Start,???M26_Work_Init??},????//管腳初始化
????{GPRS_NETWORK_CONF,??M26_NET_Config??},?????//AT指令配置
????{GPRS_NETWORK_LINK_CTC,??M26_LINK_CTC??},???//連接調(diào)度中心??
????{GPRS_NETWORK_WAIT_CTC,?M26_WAIT_CTC??},????//等待調(diào)度中心回復?
????{GPRS_NETWORK_LINK_FEM,?M26_LINK_FEM??},????//連接前置機
????{GPRS_NETWORK_WAIT_FEM,?M26_WAIT_FEM??},????//等待前置機回復
????{GPRS_NETWORK_COMM,??M26_COMM???},??????????//正常工作????
????{GPRS_NETWORK_WAIT_Sig,??M26_WAIT_Sig??},???//等待信號回復
????{GPRS_NETWORK_GetSignal,??M26_GetSignal??},?//獲取信號值
????{GPRS_NETWORK_RESTART,??M26_RESET???},??????//模塊重啟
}
/**********************************************
**?>M26模塊工作狀態(tài)機，依次調(diào)用里面的12個函數(shù)???
***********************************************/
uint8_t?M26_WorkStatus_Call(uint8_t?Start)
{
????uint8_t?i?=?0;
????for(i?=?0;?i?
所以，如果有人想做個?NB?模塊聯(lián)網(wǎng)項目，可以?copy?上面的框架，只需要修改回調(diào)函數(shù)內(nèi)部的具體實現(xiàn)，或者增加、減少回調(diào)函數(shù)，就可以很簡潔快速的實現(xiàn)模塊聯(lián)網(wǎng)。

	編輯：黃飛

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