C知识点：指针函数【本质是一个函数，返回值是一个指针；ret *func(args, ...)；】、函数指针【本质是一个指针，该指针的地址指向一个函数（指向代码段中函数入口地址的指针）；用于回调函数】

落日映苍穹つ 2023-09-25 12:26 44阅读 0赞

## 一、指针函数 ##

**指针函数：** 顾名思义，它的本质是一个函数，不过它的返回值是一个指针。其声明的形式如下所示：

ret *func(args, ...);

其中，`func`是一个函数，`args`是形参列表，`ret *`作为一个整体，是 `func`函数的返回值，是一个指针的形式。

下面举一个具体的实例来做说明（文件：pointer\_func.c）：

# include <stdio.h>
    # include <stdlib.h>
    
    int * func_sum(int n)
    {
        if (n < 0)
        {
            printf("error:n must be > 0\n");
            exit(-1);
        }
        static int sum = 0;
        int *p = ∑
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            sum += i;
        }
        return p;
    }
    
    int main(void)
    {
        int num = 0;
        printf("please input one number:");
        scanf("%d", &num);
        int *p = func_sum(num); 
        printf("sum:%d\n", *p);
        return 0;
    }

上例就是一个指针函数的例子，其中，`int * func_sum(int n)`就是一个指针函数， 其功能十分简单，是根据传入的参数`n`，来计算从0到n的所有自然数的和，其结果通过指针的形式返回给调用方。

以上代码的运行结果如下所示：

root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 12
    drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct 26 22:16 ./
    drwxr-xr-x 5 root root 4096 Oct 26 21:46 ../
    -rw-r--r-- 1 root root  472 Oct 26 22:14 pointer_func.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# gcc pointer_func.c -o pointer_func
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 32
    drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 26 22:16 ./
    drwxr-xr-x 5 root root  4096 Oct 26 21:46 ../
    -rwxr-xr-x 1 root root 16960 Oct 26 22:16 pointer_func*
    -rw-r--r-- 1 root root   472 Oct 26 22:14 pointer_func.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ./pointer_func 
    please input one number:3
    sum:3
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ./pointer_func 
    please input one number:4
    sum:6
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study#

如果上述代码使用普通的局部变量来实现，也是可以的，如下所示（pointer\_func2.c）：

# include <stdio.h>
    # include <stdlib.h>
    
    int func_sum2(int n)
    {   
        if (n < 0)
        {   
            printf("error:n must be > 0\n");
            exit(-1);
        }
        int sum = 0;
        int i = 0;
        for (i = 0; i < n; i++)
        {   
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
    
    int main(void)
    {
        int num = 0;
        printf("please input one number:");
        scanf("%d", &num);
        int ret = func_sum2(num);
        printf("sum2:%d\n", ret);
        return 0;
    }

本案例中，`func_sum2`函数的功能与指针函数所实现的功能完全一样。

root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 36
    drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 26 22:19 ./
    drwxr-xr-x 5 root root  4096 Oct 26 21:46 ../
    -rw-r--r-- 1 root root   470 Oct 26 22:20 pointer_func2.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# gcc pointer_func2.c -o pointer_func2
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 56
    drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 26 22:20 ./
    drwxr-xr-x 5 root root  4096 Oct 26 21:46 ../
    -rwxr-xr-x 1 root root 16928 Oct 26 22:20 pointer_func2*
    -rw-r--r-- 1 root root   470 Oct 26 22:20 pointer_func2.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ./pointer_func2
    please input one number:4
    sum2:6
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study#

不过在使用指针函数时，需要注意一点，相信细心地读者已经发现了，对比func\_sum和func\_sum2函数，除了返回值不一样之外，还有一个不同的地方在于：

*  在func\_sum中，变量sum使用的是静态局部变量，而func\_sum2函数中，变量sum使用的则是普通的变量。

如果我们把指针函数的sum定义为普通的局部变量，会是什么结果呢？不妨来试验一下（pointer\_func3.c）：

# include <stdio.h>
    # include <stdlib.h>
    
    int * func_sum(int n)
    {
        if (n < 0)
        {
            printf("error:n must be > 0\n");
            exit(-1);
        }
        int sum = 0;
        int *p = ∑
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            sum += i;
        }
        return p;
    }
    
    int main(void)
    {
        int num = 0;
        printf("please input one number:");
        scanf("%d", &num);
        int *p = func_sum(num); 
        printf("sum:%d\n", *p);
        return 0;
    }

执行以上程序，发现仍然能得到正确的结果：

root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 60
    drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 26 22:22 ./
    drwxr-xr-x 5 root root  4096 Oct 26 21:46 ../
    -rw-r--r-- 1 root root   465 Oct 26 22:23 pointer_func3.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# gcc pointer_func3.c -o pointer_func3
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 80
    drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 26 22:23 ./
    drwxr-xr-x 5 root root  4096 Oct 26 21:46 ../
    -rwxr-xr-x 1 root root 16928 Oct 26 22:23 pointer_func3*
    -rw-r--r-- 1 root root   465 Oct 26 22:23 pointer_func3.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ./pointer_func3
    please input one number:4
    sum:6
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study#

可是如果我们把`main`函数里面稍微改动一下（pointer\_func4.c）：：

# include <stdio.h>
    # include <stdlib.h>
    
    int * func_sum(int n)
    {
        if (n < 0)
        {
            printf("error:n must be > 0\n");
            exit(-1);
        }
        int sum = 0;
        int *p = ∑
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            sum += i;
        }
        return p;
    }
    
    int main(void)
    {
        int num = 0;
        printf("please input one number:");
        scanf("%d", &num);
        int *p = func_sum(num);
        printf("wait for a while...\n");    //此处加一句打印
        printf("sum:%d\n", *p);
        return 0;
    }

我们在输出`sum`之前打印一句话，这时看到得到的结果完全不是我们预先想象的样子，得到的并不是我们想要的答案。

root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 84
    drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 26 22:25 ./
    drwxr-xr-x 5 root root  4096 Oct 26 21:46 ../
    -rw-r--r-- 1 root root   529 Oct 26 22:25 pointer_func4.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# gcc pointer_func4.c -o pointer_func4
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ll
    total 104
    drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 26 22:26 ./
    drwxr-xr-x 5 root root  4096 Oct 26 21:46 ../
    -rwxr-xr-x 1 root root 16928 Oct 26 22:26 pointer_func4*
    -rw-r--r-- 1 root root   529 Oct 26 22:25 pointer_func4.c
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study# ./pointer_func4
    please input one number:4
    wait for a while...
    sum:-2022753856
    root@iZm5e9phbzdxx0lysrv9t2Z:/home/C_Study#

为什么会出现上面的结果呢？  
其实原因在于，一般的局部变量是存放于栈区的，当函数结束，栈区的变量就会释放掉，如果我们在函数内部定义一个变量，在使用一个指针去指向这个变量，当函数调用结束时，这个变量的空间就已经被释放，这时就算返回了该地址的指针，也不一定会得到正确的值。

上面的示例中，在返回该指针后，立即访问，的确是得到了正确的结果，但这只是十分巧合的情况，如果我们等待一会儿再去访问该地址，很有可能该地址已经被其他的变量所占用，这时候得到的就不是我们想要的结果。甚至更严重的是，如果因此访问到了不可访问的内容，很有可能造成段错误等程序崩溃的情况。

因此，在使用指针函数的时候，一定要避免出现**返回局部变量指针**的情况。

那么为什么用了static就可以避免这个问题呢？

原因是一旦使用了static去修饰变量，那么该变量就变成了静态变量。而静态变量是存放在数据段的，它的生命周期存在于整个程序运行期间，只要程序没有结束，该变量就会一直存在，所以该指针就能一直访问到该变量。

因此，还有一种解决方案是使用全局变量，因为全局变量也是放在数据段的，但是并不推荐使用全局变量。

## 二、函数指针 ##

与指针函数不同，**函数指针** 的本质是一个指针，该指针的地址指向了一个函数，所以它是指向函数的指针。

我们知道，函数的定义是存在于代码段，因此，每个函数在代码段中，也有着自己的入口地址，**函数指针就是指向代码段中函数入口地址的指针。**

其声明形式如下所示：

ret (*p)(args, ...);

其中，`ret`为返回值，`*p`作为一个整体，代表的是指向该函数的指针，`args`为形参列表。其中`p`被称为**函数指针变量**。

### 1、关于函数指针的初始化 ###

与数组类似，在数组中，数组名即代表着该数组的首地址，函数也是一样，函数名即是该数组的入口地址，因此，函数名就是该函数的函数指针。

因此，我们可以采用如下的初始化方式：

函数指针变量 =  函数名;

下面还是以一个简单的例子来具体说明一下函数指针的应用（func\_pointer.c）：

#include <stdio.h>
    
    int max(int a, int b)
    {
        return a > b ? a : b;
    }
    
    int main(void)
    {
        int (*p)(int, int); //函数指针的定义
        //int (*p)();       //函数指针的另一种定义方式，不过不建议使用
        //int (*p)(int a, int b);   //也可以使用这种方式定义函数指针
        
        p = max;    //函数指针初始化
    
        int ret = p(10, 15);    //函数指针的调用
        //int ret = (*max)(10,15);
        //int ret = (*p)(10,15);
        //以上两种写法与第一种写法是等价的，不过建议使用第一种方式
        printf("max = %d \n", ret);
        return 0;
    }

上面这个函数的功能也十分简单，就是求两个数中较大的一个数。值得注意的是通过函数指针调用的方式。

首先代码里提供了3种函数指针定义的方式，这三种方式都是正确的，比较推荐第一种、第三种定义方式。然后对函数指针进行初始化，前面已经提到过了，直接将函数名赋值给函数指针变量名即可。

上述代码运行的结果如下：

![在这里插入图片描述][20190330161447236.png]

调用的时候，既可以直接使用函数指针调用，也可以通过函数指针所指向的值去调用。`(*p)`所代表的就是函数指针所指向的值，也就是函数本身，这样调用自然不会有问题。有兴趣的同学可以去试一试。

### 2、为什么要使用函数指针？ ###

那么，有不少人就觉得，本来很简单的函数调用，搞那么复杂干什么？其实在这样比较简单的代码实现中不容易看出来，当项目比较大，代码变得复杂了以后，函数指针就体现出了其优越性。

举个例子，如果我们要实现数组的排序，我们知道，常用的数组排序方法有很多种，比如快排，插入排序，冒泡排序，选择排序等，如果不管内部实现，你会发现，除了函数名不一样之外，返回值，包括函数入参都是相同的，这时候如果要调用不同的排序方法，就可以使用指针函数来实现，我们只需要修改函数指针初始化的地方，而不需要去修改每个调用的地方（特别是当调用特别频繁的时候）。

### 3、回调函数 ###

函数指针的一个非常典型的应用就是**回调函数**。

什么是回调函数？：回调函数就是一个通过指针函数调用的函数。其将函数指针作为一个参数，传递给另一个函数。

回调函数并不是由实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外一方来调用的。

同样我们来看一个回调函数的例子（callback.c）：

#include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    
    //函数功能：实现累加求和
    int func_sum(int n)
    {
            int sum = 0;
            if (n < 0)
            {
                    printf("n must be > 0\n");
                    exit(-1);
            }
            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                    sum += i;
            }
            return sum;
    }
    
    //这个函数是回调函数，其中第二个参数为一个函数指针，通过该函数指针来调用求和函数，并把结果返回给主调函数
    int callback(int n, int (*p)(int))
    {
            return p(n);
    }
    
    int main(void)
    {
            int n = 0;
            printf("please input number:");
            scanf("%d", &n);
            printf("the sum from 0 to %d is %d\n", n, callback(n, func_sum));       //此处直接调用回调函数，而不是直接调用func_sum函数
            return 0;
    }

上面这个简单的demo就是一个比较典型的回调函数的例子。在这个程序中，回调函数callback无需关心func\_sum是怎么实现的，只需要去调用即可。

这样的好处就是，如果以后对求和函数有优化，比如新写了个func\_sum2函数的实现，我们只需要在调用回调函数的地方将函数指针指向func\_sum2即可，而无需去修改callback函数内部。

以上代码的输出结果如下：  
![在这里插入图片描述][20190330161509903.png]

回调函数广泛用于开发场景中，比如信号函数、线程函数等，都使用到了回调函数的知识。

[指针函数和函数指针\_chenyc4的博客-CSDN博客\_函数指针和指针函数][chenyc4_-CSDN]

[20190330161447236.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190330161447236.png
[20190330161509903.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190330161509903.png
[chenyc4_-CSDN]: https://blog.csdn.net/u010280075/article/details/88914424