五.很強很偉大的函數(shù)指針

??? 我想看到這個標(biāo)題中“函數(shù)指針”幾個字之后，估計有一半人會選擇關(guān)掉界面，因為我最開始學(xué)習(xí)C語言的時候這一章我曾無數(shù)次跳過，看到書中那些復(fù)雜的星號括號直接就崩潰了，加上老師自己本身也講不清楚，所以學(xué)習(xí)興趣大減。但是到后面，當(dāng)我意識到函數(shù)指針的牛逼和偉大之后，我不禁開始認真的思考并學(xué)習(xí)了這部分內(nèi)容，絕對受益匪淺。如果你想了解很多編程的技巧以及C++的面向?qū)ο笫侨绾螛?gòu)造出來的，我建議你應(yīng)該好好學(xué)習(xí)函數(shù)指針，我也會分兩或者三篇來介紹這個知識，特別是在后面，我將會簡單的展示下用c語言如何能做到C++多態(tài)等面向?qū)ο蟮奶卣?#xff0c;這樣當(dāng)你遇到面試時有人問:"new和malloc有什么區(qū)別"的時候,你再也不必百度出答案以后照本宣科了。

??? 函數(shù)指針絕對是C/C++語言中比較讓人惡心的東西之一，面對著眼花繚亂的*和()，很多人直接就跪了，面試的時候經(jīng)常會遇到函數(shù)指針和指針函數(shù)有啥區(qū)別這樣的問題，從這兩個名字和中國人造詞的方法就可以看出一二，函數(shù)指針本質(zhì)是一個指針，指針函數(shù)本質(zhì)是一個函數(shù)，雖然這句話沒什么意義，但是作為一個指導(dǎo)思想可以讓你在理解的時候可以把握一個大方向。

1.函數(shù)指針的"函數(shù)"。函數(shù)指針既然叫這個名字，那么就分別從函數(shù)和指針兩個方面來介紹一下好了。為了不至于看到這里就有30%的人關(guān)掉界面，首先先從簡單的開始，在c語言里面聲明一個函數(shù)是很簡答的一件事，你只要遵循[返回類型][函數(shù)名稱][參數(shù)列表]這三大部分進行聲明，你就可以聲明出一個函數(shù)，比如int f()。這個函數(shù)返回類型是int ,函數(shù)名稱是f,參數(shù)列表為空。為了文章能扯的下去，我們先定義一個返回值為int*的函數(shù)開始，也就是int *f()。

???? 在這個之前，先扯點看起來稍微遠一點的知識好了。在c/c++中，！運算符是一個單目運算符，就是說其所需的變量為一個，這個運算符的含義是“邏輯非”，也就是true變成false,false變成true。比如：!b，就表示對b這個變量取反，是不是感覺很弱智了？那么好，你需要理解的是在函數(shù)調(diào)用的"()"也是一個運算符，不僅僅是在四則運算中采用()，用點裝逼的語句就是，這個括號要廣義的理解。也就是當(dāng)你調(diào)用一個函數(shù)的時候，你可以理解為這也是在做一種運算，這種運算的調(diào)用方法就是中使用()符號。再通俗一點，如果我在某一個函數(shù)中使用f()調(diào)用一個函數(shù)，這樣也就是我采用這樣一個運算符來進行一種計算，這種“計算”是調(diào)用函數(shù)，雖然()并不是一種單目運算符，但是為了這個問題更加簡單，采用這樣一種形式，目的是想強調(diào)()也是一種運算符，盡管長的很不像。

????? 將()看作運算符的一個重要意義就是，運算符至少都是有優(yōu)先級和結(jié)合性的，而更加不利于理解的一個伏筆就是()的優(yōu)先級除了在[]運算符之下之外，是優(yōu)先級最高的一個運算符，更加通俗的一個解釋就是，如果有()運算符那么就要先計算這個運算符，這也就是為什么函數(shù)指針的聲明形式看起來那么別扭的原因。比如下面這個例子int *f(),將()看作一個“函數(shù)調(diào)用”運算，那么就是先進行“函數(shù)調(diào)用”運算，然后在進行“取地址運算”，通俗的說法是，這是一個函數(shù)，返回一個int類型的指針。那么如果我采用括號改變這兩個運算符的優(yōu)先級，變成int (*f)()，那么這個過程就變成了，先進行“取地址運算”，再進行“函數(shù)調(diào)用”運算，也就是取出這個地址上的變量，再進行函數(shù)調(diào)用，通俗的說法就是，這是一個地址，地址上靜靜的矗立著一個函數(shù)。

????? 上面的是不是有點繞?那讓我們先暫時忘記上面的內(nèi)容，仔細來看一下int (*f)()，這是不是一個函數(shù)？根據(jù)函數(shù)的定義，這很明顯不是一個函數(shù)，因為你不能把函數(shù)的名稱設(shè)置為(*f)，因此，你也不能這樣寫int (*f)(){}，因為這不是函數(shù)，沒有函數(shù)體，你所做的只是聲明一個指針。這里的()符號都是運算符，在這一個式子里面具有不同的意義。你可以這樣來看待這樣一個奇怪的結(jié)構(gòu)，由于括號可以改變運算符的優(yōu)先級，所以首先這是一個指針，就像(5+3)*7,首先是計算加法一樣。然后將int ()看做一個部分，看做是一個"函數(shù)調(diào)用"運算，這個指針指向的是這樣的一個函數(shù)調(diào)用，它具有的特點是返回值是int，無參數(shù)列表，就像int *b,這是一個指針，指向int類型的數(shù)據(jù)。這里請停下來思考1分鐘，然后再試試你能不能分辨出int *b[2]和int (*b)[2]的區(qū)別，如果不能，請再思考1分鐘，如此往復(fù)知道思考明白為止。

2.函數(shù)指針的"指針"。如果能看到這里，你已經(jīng)戰(zhàn)勝了至少15%的人了。既然函數(shù)指針本質(zhì)是一個指針，那么就從指針的角度再來看看這玩意兒。如何在C語言里面聲明一個指針，我想是任何一個看過超過50頁c語言的人都能回答的問題，比如說int *f。這個概念絕大多數(shù)人都能很容易的理解，所以我們將這個概念嫁接到函數(shù)指針這個概念上，相對于整型指針，你可以把函數(shù)指針理解為指向函數(shù)的指針，就像整型指針的用法是int b=0;int *f=&b;一樣，遞推出聲明一個函數(shù)指針以后你也可以像這樣做類似的操作。你可以做這樣的嘗試，定義一個函數(shù)fpointed，然后類似普通指針的用法那樣*f=fpointed。

????? 你會發(fā)現(xiàn)，如果你運氣比較好的話，可以通過編譯，但是我相信絕大數(shù)情況下，你會接到報錯的消息，不過至少你領(lǐng)悟到了一個道理，和所有整數(shù)，浮點數(shù)等等一樣，函數(shù)在程序中也是有一個地址的，雖然你不知道這是怎樣一個形式，但是根據(jù)指針指向的是一個地址的基本原則，你至少應(yīng)該記住這一個概念才不至于太驚訝。為什么函數(shù)指針不能隨便指向一個函數(shù)呢？只是因為"函數(shù)"和"整數(shù)"這兩個概念是不同的，雖然都帶有"數(shù)"，但是就像不是所有的鳥都能飛一樣，不是所有的帶有數(shù)的東西都是一類。單從外形上判斷，你能說int f1(int a)和int f2()是一種東西嗎？先不管其他的，前面的比后面的長一大截呢，人都需要用不同的形式進行記錄，更不用說編譯器，所以不存在一種“通用”的函數(shù)指針能指向所有函數(shù)，這就涉及到函數(shù)指針和函數(shù)之間的關(guān)系問題。

????? 觀察一下f1和f2，對于一個函數(shù)什么最不重要？應(yīng)該是名字，f1同樣可以叫f2,你要是喜歡叫他f22222222都可以，決定它不同于其他某類函數(shù)的是它的返回值和它所包含的參數(shù)列表，就像人一樣，你叫什么名字并不重要，重要的是你給別人表現(xiàn)出來的能力和你自己所本身包含的涵養(yǎng)，這是你區(qū)別于別人并且立于世上的基本。這種情況下，回到1里面說過的，對于一個函數(shù)指針，你可以分成兩個部分來看待它，將int 和()看做指向的部分，(*f)看做指針的部分，如果你想聲明指向一個“返回值為int并且?guī)в幸粋€int參數(shù)的函數(shù)”的指針，應(yīng)該怎么做。這時候你應(yīng)該大膽嘗試，(*f)這個不能變，因為這已經(jīng)是一個指針，只是沒有明確指向什么，那么按照描述，你要寫出指向的部分應(yīng)該int (int a)，根據(jù)函數(shù)的聲明中形參的部分，你應(yīng)該可以猜到這個a是可以省去的，將這兩個部分拼起來，就可以得到這樣一個東西int (*f)(int )，這就是指向一個“返回值為int并且?guī)в幸粋€int參數(shù)的函數(shù)”的指針，換句話說，你可以用指向f1的地址，也就是f=&f1,到這里，你可以認為自己已經(jīng)會聲明函數(shù)指針了。

????? 好了，和上面一樣，先暫停1分鐘，思考一下如何聲明出指向一個“返回值為int*并且?guī)в袃蓚€int參數(shù)的函數(shù)”的指針。

????? 既然聲明好了，那么怎么使用這個東西呢？還是和上面一樣，如果你定義了這樣一個函數(shù)：

int fPointed(int x){printf("pointed %d\r\n",x); }

????? 如果你想在main中調(diào)用該函數(shù)，你會使用fPointed(1)之類的語句去調(diào)用。那么如果聲明了一個函數(shù)指針并指向它，就像下面這樣，

int (*f)(int ); f=&fPointed;

????? 怎樣通過這個函數(shù)指針去調(diào)用這個函數(shù)呢？回想一下普通指針是如何使用的，比如int a=0;int *b=&a;如果你想通過b來取到a內(nèi)存中所保存的數(shù)，你會采用*b這樣的方式，同理，你想去的f里面所指向的函數(shù)，同理應(yīng)該使用*f這樣的方式，只是函數(shù)指針畢竟指向的是一個函數(shù)，你需要給編譯器一個"函數(shù)調(diào)用"的運算符，并給與正確的"運算變量"(正確的參數(shù)類型及個數(shù)），所以完整的調(diào)用方式應(yīng)該如下：

(*f)(2);

????? 至此，你已經(jīng)可以使用函數(shù)指針代替函數(shù)來進行調(diào)用活動了，此處，如果你是第一次看到這些東西并完成想明白上面的內(nèi)容，應(yīng)充滿了成就感。

3.函數(shù)指針第一次應(yīng)用。函數(shù)指針的應(yīng)用實在是太廣泛了，并且?guī)淼姆奖阈院颓擅钚越^對是可以令人鼓掌的，和上面的方法一樣，誰的第一次都不容易，所以先從簡單的開始，比如，你想做一個可以進行有"加減乘除"四則運算的小程序，這個程序可以根據(jù)你輸入的內(nèi)容來選擇不同的算法，不管你信不信，這是我研究生入學(xué)復(fù)試的第一題，當(dāng)時覺得太弱智了，現(xiàn)在想想，就是這種題目你一樣可以讓別人看到你的與眾不同，所以千萬別小看任何一個問題。最一般的程序，也是90%的人寫的程序一定是下面這樣的：

float Plus (float a, float b) { return a+b; } float Minus (float a, float b) { return a-b; } float Multiply(float a, float b) { return a*b; } float Divide (float a, float b) { return a/b; }float Cal(float a, float b, char opCode) {float result;switch(opCode){case '+' : result = Plus (a, b); break;case '-' : result = Minus (a, b); break;case '*' : result = Multiply (a, b); break;case '/' : result = Divide (a, b); break;}return result; }

???? 然后在main里面，通過傳入不同的Code來標(biāo)示自己想進行的運算，比如Cal(1.0,2.0,‘+’）;最后會得到3.0。這個思路就不用多介紹了吧？這還是只有四則運算，你只需寫4個case語句就可以了，如果要有40個不同類型的運算怎么辦？這樣進行維護成本太高。而這問題使用函數(shù)指針可以很好的去掉switch從而解決這個問題。

??? 首先根據(jù)上面的定義，并且觀察這四則運算，發(fā)現(xiàn)返回值都是float,參數(shù)都是(float,float)，所以你需要的是一個指向"返回值為float并且?guī)в袃蓚€float參數(shù)的函數(shù)“指針，很容易寫出來是float (*f)(float,float)。

??? 接著，想想看如何替換掉這個switch語句呢？你可以順著這條路思考，如果我能夠直接傳入一個函數(shù)，而不用進行判斷再選擇函數(shù)這樣就不用switch了。如何將函數(shù)"傳入"函數(shù)，這里面需要你再一次從腦海中想起函數(shù)指針是一個指針的概念，既然是一個指針，那么就可以作為一個形式參數(shù)放在一個函數(shù)的參數(shù)列表里，就像int f(int *b）一樣，同樣，我們可以講函數(shù)指針作為一個函數(shù)的參數(shù)，只不過看起來更加別扭而已，不管怎么樣，我們可以采用下面這樣的一個函數(shù)去掉switch語句：

float Cal2(float a, float b, float (*f)(float, float)) {float result = f(a, b); return float; }

???? 在調(diào)用的時候可以直接Cal2(1.0,2.0,&Plus),傳入相應(yīng)的函數(shù)地址計算結(jié)果，這樣就不用維護一個龐大的switch結(jié)構(gòu)，只需要在調(diào)用端傳入相應(yīng)的函數(shù)就可以了。當(dāng)然這也有一個弊端，就是只能傳入返回值為float并且?guī)в袃蓚€float參數(shù)的函數(shù)。

4.函數(shù)指針應(yīng)用one more time。這一個應(yīng)用不僅僅是為了展示函數(shù)指針的用處，更是為了展示程序作為一個工具其實和數(shù)學(xué)是親密的。很多人一看到用程序?qū)崿F(xiàn)某某算法就頭大，直接放棄的概率絕對大于50%,雖然這個例子很簡單，但是我很想傳達一個思想，就是計算機的本質(zhì)是運算，運算絕對離不開算法，所以某種角度上說算法是程序的核心之一，也是學(xué)寫程序的一個本質(zhì)目標(biāo)之一。

????? 我在學(xué)高等數(shù)學(xué)的時候曾想過如何用程序?qū)懛e分運算？無奈那時候水平有限，想破頭也想不出來，因為積分運算參與運算的不僅有數(shù)，還有函數(shù)，那時候傳數(shù)容易，怎么傳函數(shù)真是蛋疼了。不過現(xiàn)在根據(jù)上面的思路，你可以很容易的想出解決辦法，就是傳入一個函數(shù)指針，如果你對積分已經(jīng)忘了，你可以百度一下相關(guān)知識，我也只記得一重積分的運算方法了，所以我也只寫了一個計算一重積分的例子。

????? 稍微回顧一下一重積分的運算方法，可以想起來的是，一重積分有一個上限，一個下限，然后有一個積分變量（已經(jīng)忘了是不是學(xué)名叫這個了），其幾何意義就是這個積分變量的曲線，在上限和下限在曲線上的取值向x軸做垂線，然后這兩條垂線，曲線以及x軸圍成的面積就是這個積分的值。由于曲線不能像計算長方形面積那樣長乘以寬，所以要采用特殊的方法，這個特殊并且精彩絕倫的方法就是將這個區(qū)域分成很多寬度很小的近似長方形，分別計算這些長方形的面積，然后將他們加起來，這個長方形的寬度接近無限小的時候，這個面積就是積分的值。唉，以上是我的全部記憶，如果有錯誤，請大聲的指出來。這個思路不難，就是取兩個點的函數(shù)的值，用一個很小的變量作為寬度，為了更加精確，我采用的計算梯形的面積，然后將這些面積加起來。你可以將寬度取不同的值，你會發(fā)現(xiàn)取的越小，最后結(jié)果越精確，但也不能太小，畢竟計算機里的數(shù)都是有精度的。我相信，如果畫個圖，你就會頓時明白了，這篇太長了，我下篇再稍微仔細介紹一下這段程序的思路好了，先把代碼貼出來：

float Calculus(float (*f)(float),int start,int end) {float range=end-start;float delta=0.01;float loopIndex=0.0;float sum=0.0;while(range-loopIndex>0.000000001){sum+=(f(loopIndex-delta)+f(loopIndex))*delta/2;loopIndex+=delta;}return sum; }float X2(float x) {return pow(x,2); }float X3(float x) {return pow(x,3); }int main(int argc, char *argv[]) {printf("%f\r\n",Calculus(&X3,0,3));//計算x^3在0-3之間的積分值return 0; }

???? 下面super_boy的這句話我覺得對理解這個概念會有幫助，所以我附在后面了~

???? “函數(shù)在調(diào)用的時候，都會去維護一個棧的平衡，也就是在調(diào)用之初，進行壓棧，調(diào)用結(jié)束的時候進行出棧。而由于函數(shù)的參數(shù)的不同，就導(dǎo)致壓棧和出棧的次數(shù)不同。如果在申明的時候不把參數(shù)個數(shù)，和類型傳給函數(shù)指針的話，就沒法保證在運行的時候棧的平衡。程序也就崩潰了。”

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/ZXYloveFR/p/3146235.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的初级程序员面试不靠谱指南(六)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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