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C++ 函数指针

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C++ 函数指针

函数指针是 C++ 中一种特殊的指针，它指向一个函数的起始地址，从而允许通过指针调用函数。这种机制使得程序更加灵活，可以动态地选择和调用不同的函数。

1. 基本概念

1.1 什么是函数指针？

函数指针是指向函数的指针，存储的是函数的地址。
通过函数指针可以调用函数。

1.2 函数指针的声明

语法：
```
返回类型 (*指针名)(参数列表);
```
- 返回类型：函数的返回值类型。
- (*指针名)：表示声明的是一个函数指针。
- 参数列表：函数的参数类型和顺序。

示例：

// 函数原型：返回 int，接受两个 int 参数
int (*funcPtr)(int, int);

2. 函数指针的使用

2.1 定义和初始化

定义函数：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

声明函数指针：
```
int (*funcPtr)(int, int);
```
将函数地址赋值给指针：
```
funcPtr = add; // 或 &add
```

通过指针调用函数：

int result = funcPtr(5, 3); // 调用 add(5, 3)

完整示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int (*funcPtr)(int, int); // 声明函数指针
    funcPtr = add;            // 初始化函数指针

    cout << "Result: " << funcPtr(5, 3) << endl; // 调用函数
    return 0;
}

输出：

Result: 8

2.2 使用 typedef 简化函数指针

函数指针的声明语法较复杂，可以使用 typedef 或 using 简化。

示例：使用 typedef

#include <iostream>
using namespace std;

typedef int (*FuncPtr)(int, int); // 定义函数指针类型

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    FuncPtr funcPtr = add; // 使用 typedef 定义的类型
    cout << "Result: " << funcPtr(7, 2) << endl; // 调用函数
    return 0;
}

示例：使用 using

#include <iostream>
using namespace std;

using FuncPtr = int (*)(int, int); // 定义函数指针类型

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

int main() {
    FuncPtr funcPtr = subtract;
    cout << "Result: " << funcPtr(10, 4) << endl; // 调用函数
    return 0;
}

3. 函数指针作为函数参数

函数指针可以作为参数传递给其他函数，用于回调或策略模式。

示例：回调函数

#include <iostream>
using namespace std;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

// 接收函数指针作为参数
int calculate(int x, int y, int (*operation)(int, int)) {
    return operation(x, y);
}

int main() {
    cout << "Addition: " << calculate(3, 4, add) << endl;
    cout << "Multiplication: " << calculate(3, 4, multiply) << endl;
    return 0;
}

输出：

Addition: 7
Multiplication: 12

4. 函数指针数组

可以用数组存储多个函数指针，从而动态选择函数。

示例：函数指针数组

#include <iostream>
using namespace std;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

int main() {
    // 定义函数指针数组
    int (*operations[3])(int, int) = {add, subtract, multiply};

    // 依次调用不同函数
    cout << "Add: " << operations[0](5, 3) << endl;      // 调用 add
    cout << "Subtract: " << operations[1](5, 3) << endl; // 调用 subtract
    cout << "Multiply: " << operations[2](5, 3) << endl; // 调用 multiply
    return 0;
}

输出：

Add: 8
Subtract: 2
Multiply: 15

5. 函数指针与对象成员函数

C++ 中的普通函数指针不能直接指向类的成员函数，因为成员函数有隐含的 this 指针。需要使用特殊语法。

示例：成员函数指针

#include <iostream>
using namespace std;

class Calculator {
public:
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};

int main() {
    Calculator calc;

    // 声明指向成员函数的指针
    int (Calculator::*funcPtr)(int, int) = &Calculator::add;

    // 通过对象调用成员函数
    cout << "Result: " << (calc.*funcPtr)(5, 7) << endl;
    return 0;
}

输出：

Result: 12

6. 函数指针与多态

函数指针也可以用于模拟多态行为。

示例：函数指针模拟多态

#include <iostream>
using namespace std;

void greetEnglish() {
    cout << "Hello!" << endl;
}

void greetSpanish() {
    cout << "¡Hola!" << endl;
}

int main() {
    void (*greet)(); // 函数指针

    greet = greetEnglish;
    greet(); // 输出: Hello!

    greet = greetSpanish;
    greet(); // 输出: ¡Hola!

    return 0;
}

总结

特性	示例
定义函数指针	`int (*funcPtr)(int, int);`
使用 typedef 简化	`typedef int (*FuncPtr)(int, int);`
函数指针作为参数	`int calculate(int, int, int (*)(int, int));`
函数指针数组	`int (*operations[])(int, int);`
指向成员函数的函数指针	`int (ClassName::*funcPtr)(int, int);`