C、C++函数指针的使用_c++使用函数指针-优快云博客

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一、简单使用

函数指针在C语言中非常有用，尤其是在需要回调函数或者将函数作为参数传递给其他函数时。下面是一个简单的例子，展示了如何定义、使用函数指针。

假设我们有一个函数，它接受一个整数参数并返回一个整数结果，我们想要将这个函数作为参数传递给另一个函数。

首先，我们定义两个函数：

#include <stdio.h>

// 一个简单的函数，接受一个整数参数并返回该整数的平方
int square(int x) {
    return x * x;
}

// 另一个函数，它接受一个整数和一个函数指针作为参数
// 它将整数传递给函数指针指向的函数，并打印结果
void applyFunction(int value, int (*func)(int)) {
    int result = func(value); // 调用函数指针指向的函数
    printf("The result is: %d\n", result);
}

现在，我们可以使用这些函数：

int main() {
    int number = 5;

    // 直接调用函数
    printf("Square of %d is %d\n", number, square(number));

    // 使用函数指针调用函数
    applyFunction(number, square); // 将square函数的地址传递给applyFunction

    return 0;
}

在这个例子中，applyFunction 接受一个整数 value 和一个函数指针 func 作为参数。这个函数指针指向一个接受 int 参数并返回 int 结果的函数。在 applyFunction 内部，我们通过函数指针 func 调用了这个函数，并将 value 作为参数传递给它。

当我们在 main 函数中调用 applyFunction(number, square); 时，我们实际上是将 square 函数的地址传递给了 applyFunction。applyFunction 然后使用这个地址来调用 square 函数，并打印结果。

这个例子展示了函数指针的基本用法，即如何定义函数指针类型，如何将函数的地址传递给另一个函数，以及如何在接收函数中通过函数指针调用实际的函数。这种技术在实现回调机制、事件处理和高阶函数时非常有用。

二、进阶使用

下面是一个更复杂的函数指针使用案例，这个例子中我们将创建一个简单的计算器程序，它可以接受不同的操作（加、减、乘、除）作为函数指针，并使用这些函数指针来执行相应的计算。

首先，我们定义四个基本的数学运算函数：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 加法函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 减法函数
int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

// 乘法函数
int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

// 除法函数
int divide(int a, int b) {
    if (b != 0) {
        return a / b;
    } else {
        printf("Error: Division by zero!\n");
        exit(1);
    }
}

接下来，我们定义一个函数指针类型，它指向接受两个 int 参数并返回一个 int 结果的函数：

// 函数指针类型定义
typedef int (*Operation)(int, int);

然后，我们创建一个函数，它接受两个整数和一个操作函数指针，执行计算，并打印结果：

// 执行计算的函数
void performOperation(int a, int b, Operation op) {
    int result = op(a, b); // 使用函数指针调用函数
    printf("The result of %d %c %d is %d\n", a, op == add ? '+' : op == subtract ? '-' : op == multiply ? '*' : '/', b, result);
}

最后，我们在 main 函数中使用这些函数和函数指针：

int main() {
    int x = 10;
    int y = 5;

    // 执行加法
    performOperation(x, y, add);

    // 执行减法
    performOperation(x, y, subtract);

    // 执行乘法
    performOperation(x, y, multiply);

    // 执行除法
    performOperation(x, y, divide);

    return 0;
}

在这个例子中，performOperation 函数接受两个整数和一个函数指针 Operation。这个函数指针可以指向任何接受两个 int 参数并返回一个 int 结果的函数。在 main 函数中，我们通过传递不同的函数（add、subtract、multiply、divide）的地址给 performOperation 函数，来执行不同的数学运算。

这个例子展示了如何使用函数指针来实现一个灵活的、可扩展的计算器程序，你可以根据需要添加更多的运算函数，而不需要修改 performOperation 函数的代码。这种技术在设计需要高度灵活性和可扩展性的程序时非常有用。

三、c++中特性

在C++中，函数指针和回调函数的概念与C语言中相似，但C++提供了更多的特性和灵活性，包括对函数对象（functors）和标准库中的函数包装器（如std::function）的支持。这些特性使得C++中的函数指针和回调函数的使用更加强大和多样化。下面是C++中函数指针和回调函数的一些区别和特点：

函数指针

在C++中，函数指针的使用与C语言类似，但C++提供了更严格的类型检查和更丰富的类型系统。函数指针可以用来指向普通函数、静态成员函数（需要一个额外的参数指向类的实例），甚至是成员函数的指针（需要一个指向类的指针作为第一个参数）。

回调函数

在C++中，回调函数的概念扩展到了不仅仅是普通函数的指针，还包括了函数对象（具有operator()的类的实例）和std::function对象。这使得回调函数可以更加灵活地被定义和使用。

C++中的特性

函数对象（Functors）：
C++允许创建函数对象，即那些重载了函数调用操作符operator()的类的实例。这些对象可以像函数一样被调用，并且可以拥有状态（即数据成员）。
```
struct Add {
    int operator()(int a, int b) const {
        return a + b;
    }
};

Add add;
int result = add(2, 3); // 使用函数对象
```

std::function：
C++11引入了std::function，这是一个模板类，可以存储、复制和调用任何可调用对象，包括函数、函数对象和Lambda表达式。

#include <functional>
#include <iostream>

void print_num(int num) {
    std::cout << num << std::endl;
}

int main() {
    std::function<void(int)> print = print_num;
    print(5); // 调用存储的函数

    // 也可以存储Lambda表达式
    std::function<void()> print_hello = []() { std::cout << "Hello, world!" << std::endl; };
    print_hello(); // 调用存储的Lambda表达式
}

Lambda表达式：
C++11还引入了Lambda表达式，这是一种便捷的匿名函数语法，可以用来创建内联的函数对象。
```
std::function<int(int, int)> add_lambda = [](int a, int b) { return a + b; };
int sum = add_lambda(3, 4);
```

总结

在C++中，函数指针的概念被扩展到了包括函数对象和std::function，而回调函数则可以通过多种方式实现，包括普通函数指针、函数对象和Lambda表达式。这些特性使得C++中的函数指针和回调函数更加灵活和强大，为编程提供了更多的选择和便利。

四使用 std::function 存储成员函数

#include <iostream>
#include <functional>

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

int main() {
    Calculator calc;
    
    // 创建一个 std::function 对象，存储一个成员函数
    std::function<int(Calculator*, int, int)> func = &Calculator::add;
    
    // 调用存储的成员函数
    int result = func(&calc, 3, 4);
    std::cout << "Result: " << result << std::endl; // 输出 7
    
    return 0;
}