【C语言】函数指针及其应用

目录

1.1  函数指针的概念和应用

1.2  赋值与内存模型

1.3  调用方式与注意事项

二、函数指针的使用

2.1  函数指针的定义和访问

2.2  动态调度：用户输入驱动函数执行

2.3  函数指针数组进阶应用

2.4  函数作为参数的高阶抽象

三、回调函数

3.1  指针函数vs函数指针

3.2  指针函数应用

3.3  回调函数机制解析

3.4  消息循环

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函数指针是C语言中指向函数的指针变量，其本质是存储函数入口地址的指针。与普通指针不同，函数指针指向的是代码段中的可执行指令，而非数据存储区域。

1.1  函数指针的概念和应用

·核心概念

函数指针的类型由函数的返回值类型和参数列表共同决定。

例如：

input (*ptr)(int, char) 

表示ptr是一个指向返回值为int、参数为 (int, char) 的函数的指针。

·应用

• 动态函数调用：根据运行时条件选择执行不同函数
• 回调机制：实现框架与业务代码的解耦
• 算法通用化：如自定义排序函数的比较逻辑

1.2  赋值与内存模型

• 示例

int add(int a, int b){ return a+b; } //两数之和
int sub(int a, int b){ return a-b; } //两数之差

• 函数指针赋值 

//函数指针赋值
int (*ptr)(int, int) = add; //直接赋值函数名（隐式取地址）
ptr = ⊂ //显式取地址（等价于sub）

·内存本质：函数指针存储的是函数在内存中的起始地址（add与&add等价），该地址指向函数的机器码起始位置。 

1.3  调用方式与注意事项

int result1 = ptr(3,5);
int result2 = (*ptr)(3,5);

⚠️注意事项 

• 调用前必须确保指针已正确指向有效函数
• 参数类型、个数与指针声明完全匹配
• 避免指向局部函数或已释放的函数（如动态链接库卸载后的函数）

二、函数指针的使用

2.1  函数指针的定义和访问

//使用typedef简化声明
typedef int (*Func)(int, int);Func ad = add; //定义简洁
int res = ad(10,20);

·类型别名优势：

•  代码可读性提高，明确指针用途
• 批量修改函数签名时只需要修改一处

2.2  动态调度：用户输入驱动函数执行

·头文件

#include <stdio.h>

·定义add和sub

int add(int a,int b) { return a+b; }
int sub(int a,int b) { return a-b; }

·主函数

int main() {int x,y,choice;typedef int (*Func)(int, int);Func ads[] = {add, sub};printf("选择（0:加，1:减）: ");scanf("%d",&choice);printf("输入两个数: ");scanf("%d%d",&x,&y);int result = ads[choice](x,y); // 动态调用printf("结果: %d\n",result);return 0;
}

⬇️

执行逻辑：

通过数组下标映射用户输入，实现低成本的多函数调度方案 

2.3  函数指针数组进阶应用

typedef int(*MathFunc)(int, int);MathFunc funcs[] = {add,  // 0:加法sub,  // 1:减法mul,  // 2:乘法div   // 3:除法
};//动态调用示例
int result = funs[choice](a,b);

· 优势场景 

当需要管理大量函数时，数组索引可提供O(1) 时间复杂度的快速访问。

2.4  函数作为参数的高阶抽象

// 通用排序函数（接收比较函数作为参数）
void sort(int arr[], int len, int (*cmp)(int, int)) {// 冒泡排序实现for (int i=0; i<len-1; i++) {for (int j=0; j<len-i-1; j++) {if (cmp(arr[j], arr[j+1]) > 0) {// 交换元素}}}
}// 升序比较函数
int cmp_asc(int a, int b) { return a - b; }// 降序比较函数
int cmp_desc(int a, int b) { return b - a; }// 使用示例
sort(arr, 10, cmp_asc); // 升序排序
sort(arr, 10, cmp_desc); // 降序排序

三、回调函数

3.1  指针函数vs函数指针

类型	定义语法	本质
指针函数	int* func(int a)	返回指针的函数
函数指针	int(*func)(int a)	指向函数的指针变量

3.2  指针函数应用

// 返回动态分配数组的指针函数
int* create_arr(int size) {int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));// 初始化数组return arr;
}

3.3  回调函数机制解析

回调函数是通过函数指针实现的一种双向通信机制：

1. 调用方定义函数原型并预留指针函数
2. 被调用方（如库函数）在特定事件发生时调用该指针

// 模拟操作系统定时器回调
typedef void (*Callback)(int data);void set_timer(int ms, Callback cb) {// 模拟定时器逻辑while (ms > 0) { /* 延时 */ }cb(42); // 时间到达时触发回调
}// 用户自定义回调函数
void on_timer(int data) {printf("定时器触发，数据: %d\n", data);
}// 使用示例
set_timer(1000, on_timer); // 注册回调函数

3.4  消息循环

// 简化的GUI消息循环
typedef void (*MsgHandler)(int msg, void* data);void message_loop(MsgHandler handler) {while (1) {int msg = get_next_message(); // 获取消息void* data = get_message_data(msg);handler(msg, data); // 分发消息到回调函数}
}// 用户注册消息处理函数
void handle_msg(int msg, void* data) {switch (msg) {case WM_CLICK:   process_click(data); break;case WM_KEYDOWN: process_keypress(data); break;}
}// 启动消息循环
message_loop(handle_msg);

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