函数指针void(*(*f[n])())()

本文深入解析函数指针与指针函数的区别,通过示例代码演示简单及复杂的函数指针应用场景,帮助读者理解并掌握函数指针的使用。

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0x00 函数指针

       函数指针指针函数对于大多数使用C语言的程序员来说都是容易搞混的两个概念,相似的术语还有结构体指针和指针结构体、指针数组和数组指针等等,其他的类型都可以和指针结合起来。
       为了更好的理解函数指针的使用方法和本质,本文打算从汇编的数据访问方式说起,从一个简单的、普通的函数指针到一个多层次的函数指针作为实验例子。

0x01 如何看待这些XX指针概念

       下面从函数指针和指针函数的概念作为例子:

项目指针函数函数指针
声明void *func()void(*func) ()
本质指针函数的本质是一个函数,返回的是指针函数指针本质是一个指针

       对于指针函数来说,func就是函数的地址了,调用的时候就是使用这个func()调用;对于函数指针来说,其本质是一个指针,那么对于一个指针,就比较灵活了,它可以随时改变指向的函数。
       在void (*func)()里边,func不能说是一个函数了,应该说是一个指针(函数指针),因为*func是一个函数,那么func就应该是一个指针。

0x02 一个简单的函数指针实现

#include <stdio.h>

/*
 * 一个函数指针简单的示例
 */
void printhello(void)
{
    printf("Hello,world\n");
}

int main(int argc,char* argv[])
{
    //声明一个函数指针
    void(*hello)(void);
    //将函数的地址赋给hello
    hello = printhello;

    //调用函数
    (*hello)();

    return 0;
}

       该程序就是打印一串“hello world”,声明一个函数指针,其实就像是声明一个指针一样,唯一的不同是不能写成:

void (*)(void) hello;

目前的实验结果是不能写成这样的。

0x03 复杂的函数指针

       前几天在微博程序员话题上看见一道题:

void (*(*f[])())()
defines f as an array of unspecified size, of pointers to functions that return pointers to functions that return void.

       最开始看到这道题以为还有一丝问题:“*f[]”没有指明类型,但是在VS环境下测试了一下,不是没有指明类型,而是类型不完整。
       正确的写法应该是void (*(*f[n])())(),就是应该指明f这个二维数组的大小。

测试代码

#include <stdio.h>

void boot2(void)
{
    printf("boot2\n");

    return;
}

void* boot(void)
{
    printf("boot\n");

    void(*boot2_pointer)(void);

    boot2_pointer = boot2;

    return boot2_pointer;
}


void system2(void)
{
    printf("system2\n");

    return;
}

void* system(void)
{
    printf("system\n");

    void(*system2_pointer)(void);

    system2_pointer = system2;

    return system2_pointer;
}

//二维数组的程序是函数的地址,但是不能直接使用"boot"的方式填充,可能的原因是""形式的字符串后边还有一个'\0'
//导致这个访问boot\0去了。
char* fname_list[2] = { (char*)boot, (char*)system};

int main(int argc,char* argv[])
{
    //void(*(*)())() f;

    //void (*  (*f[])()  )  ()
    //声明函数指针
    void (*(*f[2])())();
    f[0] = (void(*(*)())())fname_list[0];
    f[1] = (void(*(*)())())fname_list[1];

    (*(f[0])())();
    (*(f[1])())();

    return 0;
}

       如何理解void (*(*f[n])())(),可以按照下面的形式分段:

void (*  (*f[n])()  )  ()
  • 1 — (*f[n])

       f[n]是一个常规的二维数组的形式,其中的每一个f[0]—f[n-1]都是一个char指针,似乎这里没有指明是char指针,这个没关系,到最后都需要将这个指针强制转换成(void((*)())()),所以它是一个什么指针无所谓了。

  • 2 — (*f[])()

       这是第二步组合方式,其实(*f[])()就是一个函数指针数组,其中f[0]—f[n-1]代表了不同的函数指针。

  • 3 — * (*f[])()

       第三步才与*组合,表明其中f[0]—f[n-1]每一个函数指针的返回类型必须是一个指针。

  • 4 — (* (*f[n])() ) ()

       第四步在第三步的基础上进一步说明这个返回的指针必须是一个函数指针。

  • 5 — void (* (*f[n])() ) ()

       最后这个void最普通,表明了第四步的那个函数指针指向的函数的返回类型为void

0x04 疑问

       在上面的代码段中,有一段被注释掉:

void(*(*)())() f;

最开始我认为void(()())()是一种类型,类似int、float,因此可以像上面这样使用,但是这种用法是不对的,声明一个函数指针必须使用void ((*f[2])())()的形式,对于上面声明方式的更接近于将f强制转换成void((*)())(),有些怪哉!!

<think>嗯,用户想了解如何在C语言中使用函数指针配合void*类型的最佳实践和示例代码。这个问题看起来有点挑战性,不过让我先理清楚思路。 首先,用户提到了函数指针void*,这两个概念在C语言中确实很重要,尤其是在需要泛型编程或者回调函数的时候。我记得void*是一种通用指针,可以指向任何数据类型,但使用时需要进行类型转换。而函数指针则是指向函数的指针,可以用来动态调用不同的函数。 接下来,我需要结合用户提供的引用内容。引用[2]和[3]提到,void*可以指向任何数据类型,但不能直接解引用,必须转换为具体类型后才能使用。引用[1]则说明了void函数的用法,虽然和当前问题关联不大,但可能涉及到函数指针返回void类型的情况。 用户可能需要的是如何将函数指针void*结合,比如在实现泛型算法时,比如排序函数,其中比较函数可以通过函数指针传递,而数据则通过void*来处理。例如,qsort函数就是一个典型的例子,它使用函数指针作为比较器,而数据是void*类型的数组。 我需要考虑最佳实践,比如类型安全的问题。虽然void*很灵活,但错误的使用会导致运行时错误。所以,在将void*转换为具体类型时,必须确保类型匹配。此外,函数指针的声明需要正确,参数和返回类型要匹配。 示例代码方面,可能需要展示一个泛型的排序函数或者回调函数的例子。例如,定义一个函数指针类型,接受两个void*参数并返回比较结果,然后在另一个函数中使用这个指针来处理数据。同时,要注意类型转换和指针运算的正确性,因为void*不能直接进行指针算术,需要先转换为具体的类型,比如char*,再根据元素大小进行计算。 另外,用户可能想知道如何避免常见的错误,比如忘记类型转换或者错误的转换导致的数据损坏。还需要提到一些注意事项,比如确保函数指针的类型签名正确,避免未定义行为。 总结一下,回答的结构应该是先解释void*和函数指针的基本概念,然后给出最佳实践,比如类型转换、函数指针的定义、通用算法的实现,接着提供示例代码,比如泛型排序或回调机制,最后列出注意事项和常见错误。同时,结合用户提供的引用内容,强调类型转换的必要性和安全操作的重要性。</think>### C语言中函数指针void*类型配合使用指南 #### 一、核心概念 1. **void\*类型** 通用指针类型,可接收任意类型变量的地址,但不能直接解引用[^2][^3]。需要强制类型转换后才能访问数据: ```c int num = 10; void* p = &num; printf("%d", *(int*)p); // 正确解引用方式 ``` 2. **函数指针** 指向函数的指针变量,声明方式为:`返回类型 (*指针名)(参数列表)`。例如: ```c int (*compare)(const void*, const void*); // 声明比较函数指针 ``` #### 二、最佳实践 1. **泛型算法设计**(如qsort实现) ```c void generic_sort(void* arr, size_t elem_count, size_t elem_size, int (*cmp)(const void*, const void*)) { char* base = (char*)arr; // void*需转为具体类型指针 for(size_t i=0; i<elem_count; i++) { void* elem1 = base + i*elem_size; // 指针运算 // 比较逻辑使用函数指针 } } ``` 2. **回调函数机制** ```c typedef void (*Callback)(void* context); void event_handler(Callback cb, void* user_data) { //... cb(user_data); // 执行回调时传递上下文 } ``` 3. **类型安全包装** ```c typedef struct { void* data; void (*processor)(void*); } GenericTask; void execute_task(GenericTask task) { task.processor(task.data); } ``` #### 三、完整示例(泛型数组遍历) ```c #include <stdio.h> // 定义函数指针类型 typedef void (*ElementProcessor)(void* elem, int index); void process_array(void* array, size_t elem_size, int length, ElementProcessor processor) { char* ptr = (char*)array; for(int i=0; i<length; i++) { void* current = ptr + i*elem_size; processor(current, i); } } // 具体处理函数 void print_int(void* elem, int idx) { printf("Index %d: %d\n", idx, *(int*)elem); } void print_double(void* elem, int idx) { printf("Index %d: %.2f\n", idx, *(double*)elem); } int main() { int int_arr[] = {1,2,3}; double double_arr[] = {1.1, 2.2, 3.3}; process_array(int_arr, sizeof(int), 3, print_int); process_array(double_arr, sizeof(double), 3, print_double); return 0; } ``` #### 四、注意事项 1. **类型转换验证** 强制类型转换时需确保原始数据类型与目标类型一致,否则会导致数据损坏[^3] 2. **内存对齐** 使用`memcpy`进行安全拷贝: ```c void copy_element(void* dest, void* src, size_t size) { memcpy(dest, src, size); } ``` 3. **函数指针匹配** 必须严格保证函数签名的一致性,包括返回类型和参数列表 4. **生命周期管理** 通过void*传递堆内存时需明确所有权: ```c void allocate_resource(void** output) { *output = malloc(100); } ```
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