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函数指针

函数指针

函数指针指向的是函数而非对象。和其他指针一样,函数指针指向某种特定类型。函数的类型由它的返回类型和形参类型共同决定,与函数名无关。例如:

//比较两个string对象的长度

bool lengthCompare(const string&,const string&);

该函数的类型是bool(const string&,const string&).要想声明一个可以指向该函数的指针,只需要用指针替换函数名即可:

//pf 指向一个函数,该函数的参数是两个const string的引用,返回值是bool类型

bool (*pf)(const string &,const string &);  //未初始化

从我们声明的名字开始观察,pf前面有个*,因此pf是指针;右侧是形参列表,表示pf指向的是函数;再观察左侧,发现函数的返回类型是布尔值。因此,pf就是一个指向函数的指针,其中该函数的参数是两个const string的引用,返回值是bool类型。

 

注意:*pf两端的括号必不可少,如果不写这对括号,则pf是一个返回值为bool指针的函数:

//声明一个名为pf函数,该函数返回bool*

bool *pf(const string&,const strng&);

 

使用函数指针

当我们把函数名作为一个值使用时,该函数自动地转换成指针。例如,按照如下形式我们可以将lengthCompare的地址赋给pf:

pf=lengthCompare;   //pf指向名为lengthCompare的函数

pf=&lengthCompare;   //等价的赋值语句:取地址符是可选的

此外,我们还能直接使用指向函数的指针调用该函数,无须提前解引用指针:

bool b1=pf("hello","goodbye");  //调用lengthCompare函数

bool b2=(*pf)("hello","goodbye");  //等价的调用

bool b3=lengthCompare("hello","goodbye");  //另一个等价的调用

在指向不同函数类型的指针间不存在转换规则,但是和往常一样,我们可以为函数指针赋一个nullptr或者0的整型常量表达式,表示该指针没有指向任何一个函数:

string::size_type sumLength(const string&,const string&);bool cstringCompare(const char*,const char *);pf=0;   //正确:pf不指向任何函数pf=sumLength;   //错误:返回类型不匹配pf=cstringCompare;   //错误:形参类型不匹配pf=lengthCompare;   //正确:函数和指针的类型精确匹配

 

重载函数的指针

当我们使用重载函数时,上下文必须清晰地界定到底应该选用哪个函数。如果定义了指向重载函数的指针

void ff(int *);

void ff(usigned int );

 

void (*pf1)(unsigned int )=ff;   //pf1指向ff(unsigned)

编译器通过指针类型决定选用哪个函数,指针类型必须与重载函数中的某一个精确匹配:

void (*pf2)(int)=ff;  //错误:没有任何一个ff与该形参列表匹配

double (*pf3)(int *)=ff;   //错误:ff和pf3的返回类型不匹配

 

函数指针形参

和数组类型,虽然不能定义函数类型的返回值,但是形参可以是指向函数的指针。此时,形参看起来是函数类型,实际上却是当成指针使用:

//第三个参数是函数类型,它会自动地转换成指向函数的指针

void useBigger(const string &s1,const string &s2,bool pf(const string &,const string &));

//等价的声明,显式地将形参定义成指向函数的指针

void useBigger(const string &s1,const string &s2,bool (*pf)(const string &,const string &));

我们可以直接把函数作为实参使用,此时它会自动转换成指针:

//自动将函数lengthCompare转换成指向该函数的指针

useBigger(s1,s2,lengthCompare);

正如useBigger的声明语句所示,直接使用函数指针类型显得冗长而繁琐。类型别名和decltype能让我们简化使用了函数指针的代码:

//Func和Func2是函数类型

typedef bool Func(const string &,const string &);

typedef decltype(lengthCompare) Func2;   //等价的类型

//FuncP和FuncP2是指向函数的指针

typedef bool (*FuncP)(const string &,const string &);

typedef decltype(lengthCompare) *FuncP2;  //等价的类型

我们使用typedef定义自己的类型,Func和Func2是函数类型,而FuncP和FuncP2是指针类型。需要注意的是,decltype返回函数类型,此时不会讲函数类型自动转换成指针类型,因为decltype的结果是函数类型,所以只有在结果前面加上*才能得到指针。可以使用如下的形式重新声明useBigger:

//useBigger 的等价声明,其中使用了类型别名

void useBigger(const string&,const string &,Func);

void useBigger(const string &,const string &,FuncP2);

这两个声明语句声明的是同一个函数,在第一条语句中,编译器自动地将Func表示的函数类型转换成指针。

 

返回指向函数的指针

和数组类似,虽然不能返回一个函数,但是能返回指向函数类型的指针。然而,我们必须把返回类型写成指针形式,编译器不会自动地将函数返回类型当成对应的指针类型进行处理。与往常一样,要想声明一个返回函数指针的函数,最简单的办法是使用类型别名:

using F=int(int*,int);  //F是函数类型,不是指针

using PF=int(*)(int*,int);   //PF是指针类型

其中我们使用类型别名将F定义成函数类型,将PF定义成指向函数类型的指针。必须时刻注意的是,和函数类型的形参不一样,返回类型不会自动地转换成指针,我们必须显式地将返回类型指定为指针

PF f1(int);   //正确:PF是指向函数的指针,f1返回指向函数的指针

F f1(int);    //错误:F是函数类型,f1不能返回一个函数

F *f1(int);  //正确:显式地指定返回类型是指向函数的指针

当然,我们也能用下面的形式直接声明f1:

int (*f1(int))(int *,int);

按照由内向外的顺序阅读这条声明语句:我们看到f1有形参列表,所有f1是个函数;f1前面有*,所有f1返回一个指针:进一步发现,指针的类型本身也包含形参列表,因此指针指向函数,该函数的返回类型是int。

使用尾置类型的方式声明一个返回函数指针的函数:

auto f1(int )->int(*)(int *,int);

 

将auto和decltype用于函数指针类型

如果我们明确知道返回的函数是哪一个,就能使用decltype简化书写函数指针返回类型的过程。例如假定有两个函数,它们的返回类型都是string::size_type,并且各有两个const string&类型的形参,此时我们可以编写第三个函数,它接受一个string类型的参数,返回一个指针,该指针指向前两个函数中的一个:

string::size_type sumLength(const string&,const string&);

string::size_type largerLength(const string&,const string&);

//根据其形参的取值,getFcn函数返回指向sumLength或者largerLength的指针

decltype(sumLength) *getFcn(const string &);

声明getFcn唯一需要注意的地方是牢记当我们将decltype作用于么讴歌函数值,它返回函数类型而非指针类型,因此,我们显式地加上*以表明我们需要返回指针,而非函数本身。