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C語言超詳細講解指向函數的指標

2022-07-14 14:04:01

一、函數的指標

首先,函數名代表函數的起始地址,呼叫函數時,程式會從函數名獲取到函數起始地址,並從該地址起執行函數中的程式碼,函數名就是函數的指標,所以我們可以定義一個指向函數的指標變數,用來存放函數的起始地址,這樣一來,就可以通過該變數來呼叫其所指向的函數。

二、指向函數的指標變數

定義指向函數的指標變數

返回值型別(* 指標變數名)(形參型別列表);

例如:int(*p)(int, int);,這行程式碼定義了一個可以指向返回值為整型且有兩個整型形參函數的指標變數p,符合返回值為整型且有兩個整型形參的函數都可以將其地址(即其函數名)賦給p。

使用指向函數的指標變數

在使用指向函數的指標變數時,只需要將函數名賦給指向函數的指標變數即可,因為函數名就是該函數的入口地址。

由於指向函數的指標變數儲存了函數的地址,則該指標變數就指向了對應的函數。例如,求最大值的函數命名為max,如果將其函數名賦給指向函數的指標變數p(即p = max)後,則p就指向了max函數,並且可以通過(*p)(a, b);的方式來呼叫max函數,因為指標變數p儲存了max函數的地址,那麼*p就是max。需要注意的是,其中*p前的*可以省略,故也可以寫成p(a, b);

三、呼叫函數的兩種方式

引例:自定義max函數,求整數ab中的較大者並返回給主調函數,不考慮兩數相等的情況通過函數名呼叫函數

#include <stdio.h>
int max(int, int); // max函數的函數宣告
int main()
{
	int a, b;
	printf("請輸入兩個整數:");
	scanf("%d%d", &a, &b);
	printf("兩數中的較大者的值為%dn", max(a, b));
	return 0;
}
int max(int a, int b)
{
	if (a > b)
		return a;
	else
		return b;
}

通過指向函數的指標變數呼叫函數

#include <stdio.h>
int max(int, int); // max函數的函數宣告
int main()
{
	int a, b;
	int(*p)(int, int); // 定義指向函數的指標p
	p = max; // p指向max函數
	printf("請輸入兩個整數:");
	scanf("%d%d", &a, &b);
	printf("兩數中的較大者的值為%dn", (*p)(a, b)); // (*p)(a, b) 也可寫為 p(a, b)
	return 0;
}
int max(int a, int b)
{
	if (a > b)
		return a;
	else
		return b;
}

四、指向函數的指標的作用

看到這裡有人可能會問,既然函數名就可以呼叫函數,為什麼還要弄個奇奇怪怪的指標?這難道不是多此一舉嘛?難倒是為了裝13?不管怎樣,使用指向函數的指標來呼叫函數肯定不是為了裝13,主要的原因是:用函數名呼叫函數時比較死板,只能呼叫所指定的一個函數,而通過指標變數呼叫函數會比較靈活,可以根據不同的情況呼叫不同的函數。以下面的程式為例: 輸入兩個整數,然後讓使用者選擇1或2,選1則呼叫max函數求出兩個整數的較大者並將其輸出,選2則呼叫min函數求出兩個整數的較小者並將其輸出,不考慮兩數相等的情況

#include <stdio.h>
int max(int, int); // max函數的函數宣告
int min(int, int); // min函數的函數宣告
int main()
{
	int a, b, c, n;
	int (*p)(int, int); // 定義指向函數的指標p
	p = NULL; // 先將p賦為空
	printf("請輸入兩個整數:");
	scanf("%d%d", &a, &b);
	printf("輸入1獲取兩個數中的較大者,輸入2獲取兩個數中的較小者,請輸入:");
	scanf("%d", &n);
	if (n == 1)
		p = max; // p指向max函數
	else if (n == 2)
		p = min; // p指向min函數
	c = p(a, b); // 呼叫p所指向的函數
	if (n == 1)
		printf("兩個數中的較大者為:%dn", c);
	else
		printf("兩個數中的較小者為:%dn", c);
	return 0;
}
int max(int a, int b)
{
	if (a > b)
		return a;
	else
		return b;
}
int min(int a, int b)
{
	if (a < b)
		return a;
	else
		return b;
}

五、用指向函數的指標作函數引數(重點)

指向函數的指標變數的一個重要用途是把函數的入口地址作為實參傳遞給其他函數。以下面的程式為例:

有兩個整數ab,由使用者輸入1,2,3來決定進行什麼操作。輸入1則求出ab中的較大者,輸入2則求出ab中的較小者,輸入3則求出ab之和,不考慮兩個數相等的情況

#include <stdio.h>
int fun(int, int, int (*p)(int, int));
int max(int, int);
int min(int, int);
int sum(int, int);
int main()
{
	int a = 34, b = -21, n;
	printf("輸入1獲得兩數中的較大者,輸入2獲得兩數中的較小者,輸入3獲得兩個數的和,請輸入:");
	scanf("%d", &n);
	if (n == 1)
		printf("兩數中的較大者為%dn", fun(a, b, max)); 
		// 向fun函數中傳參時,只需要傳入兩個整數或整型變數以及想要在fun函數內執行的函數的函數名即可
		// 函數名會傳遞給對應的形參指標變數
	else if (n == 2)
		printf("兩數中的較小者為%dn", fun(a, b, min));
	else if (n == 3)
		printf("兩個數的和為%dn", fun(a, b, sum));
	return 0;
}
// fun函數的作用是獲取最終結果
int fun(int x, int y, int (*p)(int, int))
{
	int result;
	result = p(x, y); // 用result接收最終結果,不管執行max,min,sum中的哪個函數,fun函數內部程式碼都不用改變
	return result;
}
int max(int x, int y)
{
	if (x > y)
		return x;
	else
		return y;
}
int min(int x, int y)
{
	if (x < y)
		return x;
	else
		return y;
}
int sum(int x, int y)
{
	return x + y;
}

從上面的程式中可以清晰地看出,不管呼叫maxminsum中的哪個函數,fun函數均沒有任何變化,在fun函數內部的result只用來獲取結果並將結果返回,但不去判斷到底要通過哪個函數來計算這一結果,主調函數向其傳入哪個函數,其內部就執行哪個函數。maxminsum函數用來計算,fun函數用來獲取結果,這體現出了整個程式的模組化。

六、為什麼要將指向函數的指標變數作為函數的形參(重點)

舉一個例子,我們在學習陣列的過程中,想要把陣列中的所有元素輸出,通常會接觸一個新詞,遍歷。其實遍歷的含義並不是將一個結構中的元素輸出的過程,然而我在初學時便認為遍歷等同於輸出,這是我在初學時對遍歷這個詞不準確的理解,我相信也一定有人跟我一樣這樣認為。其實遍歷指的是依次存取某種結構中的所有元素,至於對這些元素怎麼操作,由程式設計師自己決定,比如,你想輸出所有的元素,那就可以呼叫輸出函數將每次獲取到的元素輸出;你想將所有元素的值翻倍,那就呼叫對應的翻倍函數將每次獲取到的元素翻倍。但是這樣一來,遍歷函數的功能就變得十分單一,只能進行一種操作,要麼是遍歷並輸出,要麼是遍歷並翻倍,如果在一個程式中,開始想要遍歷並翻倍,後又想要遍歷並輸出,就只能定義兩個函數來實現,但是我們發現不管對元素怎麼操作,存取每個元素的程式碼都是相同,並且只要想對結構中的每個元素進行操作,首先要做的就是存取每個元素。但是如果為了輸出而定義一個先遍歷後輸出的函數,為了將每個元素的值翻倍而定義一個先遍歷後翻倍的函數,這樣遍歷元素的程式碼就是重複的。那要怎麼辦呢?既然遍歷的操作是重複的,那我們就定義一個專門的遍歷函數,該函數只用來存取元素,再定義其它多個運算元據的函數,至於我們對遍歷後的資料執行什麼樣的操作,我們只需要將對應的操作函數通過遍歷函數的形參接收過來,這樣就可以實現在遍歷函數中根據不同情況執行不同操作的目的,如此一來既體現出了程式設計的結構化與模組化,又減少了程式設計時的程式碼量。

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