C++函数指针及其用途详解

---

前言

在C++中，函数指针是一种指向函数而非数据的指针，允许通过指针间接调用函数。以下是详细的说明和示例：

---

一、函数指针的基本用法

声明与赋值

// 声明函数指针类型（接受两个int参数，返回int）
typedef int (*MathFunc)(int, int);

// 普通函数
int add(int a, int b) { return a + b; }
int subtract(int a, int b) { return a - b; }

int main() {
    MathFunc func = &add;  // 或直接 func = add;
    cout << func(3, 5) << endl; // 输出 8

    func = subtract;
    cout << func(5, 3) << endl; // 输出 2
    return 0;
}

• 用途：动态切换函数实现。

二、作为函数参数（策略模式）

// 接收函数指针作为参数
int compute(MathFunc func, int x, int y) {
    return func(x, y);
}

int main() {
    cout << compute(add, 5, 3) << endl;      // 输出 8
    cout << compute(subtract, 5, 3) << endl; // 输出 2
    return 0;
}

• 用途：实现策略模式，允许运行时选择算法。

三、回调函数

// 模拟事件处理器
void onEvent(const string& msg, void (*callback)(const string&)) {
    callback("事件触发: " + msg);
}

void logCallback(const string& msg) {
    cout << "[日志] " << msg << endl;
}

int main() {
    onEvent("按钮点击", logCallback); // 输出 [日志] 事件触发: 按钮点击
    return 0;
}

• 用途：GUI事件处理、异步通知。

四、函数表（动态分发）

// 函数表示例
MathFunc funcTable[] = {add, subtract};

int main() {
    int choice = 0; // 0表示加法，1表示减法
    int a = 10, b = 5;

    int result = funcTable[choice](a, b);
    cout << "结果: " << result << endl; // 输出 15
    return 0;
}

• 用途：状态机、命令模式。

五、与STL算法结合

#include <algorithm>
#include <vector>

bool compare(int a, int b) {
    return a > b; // 降序排序
}

int main() {
    vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5};
    sort(nums.begin(), nums.end(), compare);
    // nums变为 {5, 4, 3, 1, 1}
    return 0;
}

• 用途：自定义排序、谓词函数。

六、与C库交互

// 模拟C库的qsort函数
extern "C" void qsort(void* base, size_t num, size_t size, 
                     int (*compar)(const void*, const void*));

int intCompare(const void* a, const void* b) {
    return *(int*)a - *(int*)b;
}

int main() {
    int arr[] = {5, 3, 7, 1};
    qsort(arr, 4, sizeof(int), intCompare); // 排序后为 {1, 3, 5, 7}
    return 0;
}

• 用途：兼容C语言的库函数。

函数指针的常见用途总结

1. 回调机制：将函数作为参数传递（如事件处理）。
2. 策略模式：运行时动态选择算法。
3. 函数表/跳转表：通过索引或键快速调用不同函数。
4. 兼容C代码：与C语言库交互时传递函数。
5. STL算法：为泛型算法提供自定义行为（如排序规则）。
6. 插件系统：动态加载并调用函数。

注意事项

• 类型严格匹配：函数签名（参数和返回值）必须完全一致。
• 成员函数：普通函数指针不能指向类成员函数（需使用std::function或成员函数指针）。
• 现代C++替代：优先考虑std::function和Lambda（支持捕获上下文），但函数指针在低级场景仍有用。