【C语言】:详解函数指针变量,函数指针数组及转移表

简介: 【C语言】:详解函数指针变量,函数指针数组及转移表

1. 函数指针变量

什么是函数指针变量呢?

前面我们已经了解了整型指针与函数指针,通过类比我们可以知道:

函数指针变量是用来存放函数的地址的,未来通过地址能够调用函数

1.1 函数指针变量的创建

那么函数是否有地址呢?并且通过类比数组,函数名与&函数名的值是否有区别呢?

我们来测试一下:

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int main()
{
  printf("add  = %p\n", add);
  printf("&add = %p\n", &add);
  return 0;
}

输出结果:

我们发现两者的值是一模一样的。

我们知道数组名一般表示首元素地址,&数组名表示整个数组的地址,两者的值虽然一样,但是意义是完全不同的。

而函数名和&函数名表示的都是函数的地址,两者的意义完全相同,没有区别

如果我们要将函数的地址存放起来,就必须要创建函数指针变量,函数指针变量的写法其实和数组指针变量的写法十分相似(如果想学习数组指针变量,请移步我的主页浏览《详解指针数组,数组指针及(二维)数组传参(2)》,里面有详细介绍)。

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int main()
{
     //pf是专门用来存放函数地址的,pf就是函数指针变量
  int(*pf)(int, int) = add;
  int(*pf)(int x, int y) = &add;
}

注意:参数类型名字写上或省略都是可以的

函数指针变量类型解析:

1.2 函数指针变量的使用

通过函数指针调用指针指向的函数。

代码实现如下:

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int main()
{
  int(*pf)(int, int) = &add;
  printf("%d\n", (*pf)(3, 4));
  printf("%d\n", (*pf)(45, 4));
  return 0;
}

输出结果:

1.3 两段有趣的代码

接下来介绍两段有趣的代码,读者请坐好,不要头晕眼花哦~

代码1:

( * ( void (*)() ) 0 )();

由内而外层层解释:

void ( * ) () ---- 函数指针类型

( void ( * ) () ) ---- 强制类型转换

( void ( * ) () )0 ---- 将0强制类型转换为void ( * ) () 的函数指针类型

这就意味着我们假设0 地址处放着无参,返回类型是void的函数

最终是调用0地址处存放的这个函数

代码2:

void (* signal(int , void(*)(int) ) )(int);

画图解释:

所以这个代码表示的是一个函数声明。

函数名是signal,参数一个是整型,一个是函数指针类型, 返回类型也是一个函数指针类型的函数声明。

2. 函数指针数组

我们知道数组是一个存放相同类型数据的储存空间。

那么函数指针数组是什么呢?我们可以类比指针数组:

int main()
{
  int* arr[10];
    //数组的每个元素是int*
}

那么要把函数的地址存放到一个数组中,这个数组就叫做函数指针数组

代码定义如下:

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int sub(int x, int y)
{
  return x - y;
}
int mul(int x, int y)
{
  return x * y;
}
int div(int x, int y)
{
  return x / y;
}
int main()
{
  int (*pf1)(int, int) = add;//pf1是函数指针变量
  int (*pfarr[4])(int, int) = { add,sub,mul,div };//pfarr是函数指针数组
}

注意:定义函数指针数组最好是在函数指针变量的基础上进行,这样不容易出错。并且如果我们对函数指针数组初始化了,pfarr后面的4可以省略(类比数组)

3. 转移表

函数指针数组的用途:转移表的实现

举例:计算机的一般实现:

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int sub(int x, int y)
{
  return x - y;
}
int mul(int x, int y)
{
  return x * y;
}
int div(int x, int y)
{
  return x / y;
}
void menu()
{
  printf("**************************\n");
  printf("****  1.add   2.sub  *****\n");
  printf("****  3.mul   4.div  *****\n");
  printf("***   0.exit         *****\n");
  printf("**************************\n");
}
int main()
{
  int input = 0;
  int ret = 0;
  int x = 0;
  int y = 0;
  do
  {
    menu();
    printf("请选择:>");
    scanf("%d", &input);
    switch (input)
    {
    case 0:
      printf("退出计算器!\n");
      break;
    case 1:
      printf("请输入两个操作数:>");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = add(x, y);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    case 2:
      printf("请输入两个操作数:>");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = sub(x, y);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    case 3:
      printf("请输入两个操作数:>");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = mul(x, y);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    case 4:
      printf("请输入两个操作数:>");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = div(x, y);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    default:
      printf("选择错误,请重新选择。\n");
      break;
    }
  } while (input);
  return 0;
}

上面的代码可以实现两个整数的加减乘除运算,但是如果我们还要增加功能(比如>>,<<,|,^,&),我们就需要不断地增加case语句,这样会让代码重复代码非常多,非常冗长,不美观。

所以这里我们可以使用函数指针数组来优化:

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int sub(int x, int y)
{
  return x - y;
}
int mul(int x, int y)
{
  return x * y;
}
int div(int x, int y)
{
  return x / y;
}
void menu()
{
  printf("**************************\n");
  printf("****  1.add   2.sub  *****\n");
  printf("****  3.mul   4.div  *****\n");
  printf("***   0.exit         *****\n");
  printf("**************************\n");
}
int main()
{
  int input = 0;
  int ret = 0;
  int x = 0;
  int y = 0;
  //定义函数指针数组--转移表
  int (*pfarr[5])(int, int) = { 0,add,sub,mul,div };
  //                            0  1   2   3   4
  do
  {
    menu();
    printf("请选择:>");
    scanf("%d", &input);
    if (input >0 && input <= 4)
    {
      printf("请输入两个操作数:>");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = pfarr[input](x, y);
      printf("%d\n", ret);
    }
    else if(input==0)
    {
      printf("退出计算器!\n");
    }
    else
    {
      printf("选择错误,请重新选择.\n");
    }
    
  } while (input);
  return 0;
}

当然,也可以不用转移表的方式。下面是对第一份代码的另一种优化方式:

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int sub(int x, int y)
{
  return x - y;
}
int mul(int x, int y)
{
  return x * y;
}
int div(int x, int y)
{
  return x / y;
}
void menu()
{
  printf("**************************\n");
  printf("****  1.add   2.sub  *****\n");
  printf("****  3.mul   4.div  *****\n");
  printf("***   0.exit         *****\n");
  printf("**************************\n");
}
void calc(int (*pf)(int, int))//函数指针
{
  int ret = 0;
  int x = 0;
  int y = 0;
  printf("请输入两个操作数:>");
  scanf("%d %d", &x, &y);
  ret = pf(x, y);
  printf("%d\n", ret);
}
int main()
{
  int input = 0;
  
  do
  {
    menu();
    printf("请选择:>");
    scanf("%d", &input);
    switch (input)
    {
    case 0:
      printf("退出计算器!\n");
      break;
    case 1:
      calc(add);
      break;
    case 2:
      calc(sub);
      break;
    case 3:
      calc(mul);
      break;
    case 4:
      calc(div);
      break;
    default:
      printf("选择错误,请重新选择:>");
      break;
    }
  } while (input);
  return 0;
}

把每个case语句的功能封装成一个函数,使用函数指针,这样也可以避免代码的重复,冗余。

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