【C語言深度解剖】:（11）函數指針、函數指針數組、指向函數指針數組的指針、回調函數

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🥰本文專欄：《C語言深度解剖》《精通C指針》

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1.函數指針

2.函數指針數組

3.指向函數指針數組的指針?

4.回調函數?

4.1 void* 的使用

4.2?使用回調函數，模擬實現qsort

4.3 使用qsort排序結構體?

5.指針和數組筆試題解析?

1.一維數組

2.字符數組

3. 字符串數組

4.字符串指針?

5.二維數組?

6.指針筆試題（難點）

7.對數組和指針的一些思考

1.函數指針

首先看一段代碼：?

輸出的是兩個地址，這兩個地址是 test 函數的地址。

對于函數加不加取地址符號” & “效果都一樣，調用函數加不加解引用符號” * “也都一樣。

那我們的函數的地址要想保存起來，怎么保存？（即函數指針的形式是怎樣的？）

下面我們看代碼：?

首先，能給存儲地址，就要求pfun1或者pfun2是指針，那哪個是指針？

答案是：?

pfun1可以存放。pfun1先和*結合，說明pfun1是指針，指針指向的是一個函數，指向的函數無參數，返回值類型為void。

閱讀兩段有趣的代碼：

分析上述代碼1和代碼2分別代表什么含義？

代碼1解釋：

代碼1是 一次函數調用

調用0地址處的一個函數

首先代碼中將0強制類型轉換成類型為?void (*) ( ) 的函數指針

然后去調用0地址處的函數

第一個” * “號，可無可有，上面已講過。?

代碼2解釋：

代碼2是 一次函數的聲明?

聲明的函數名字為 signal

signal函數的參數有2個，第一個參數是int型，第二個參數類型為函數指針型void (*) (int)，該函數指針指向的類型是返回值為void，其中一個參數是int型的函數

?signal函數的返回類型是一個函數指針，該函數指針指向的類型也是?返回值為void，其中一個參數是int型的函數

如果代碼按照下面這樣子寫，大家可能就更容易理解了，不過這種語法是錯誤的（其實很多復雜指針之所以難學，跟C語言語法風格的設計有很大關系，設計的不夠直觀）：

代碼2太復雜，如何簡化：?

typedef void(*pfun_t)(int);pfun_t signal(int, pfun_t);

2.函數指針數組

數組是一個存放相同類型數據的存儲空間，那我們已經學習了指針數組，比如：

int* arr[10];
//數組的每個元素是int*

如果一個數組中存放的都是函數的地址，那這個數組就叫函數指針數組，那函數指針數組如何定義呢？?

例子：（計算器）

1.打印菜單及實現函數功能

void menu()
{printf("*********1.Add   2.Sub*********\n");printf("*********3.Mul   2.Div*********\n");printf("*********0.Exit*********\n");
}int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int Sub(int x, int y)
{return x - y;
}int Mul(int x, int y)
{return x * y;
}int Div(int x, int y)
{return x / y;
}

方法1：分支循環實現計算器

int main()
{int ret = 0;int input = 0;do{menu();int x = 0, y = 0; // 參與計算的兩個數字int ret = 0; // 保存計算結果printf("請選擇計算方式->");scanf("%d", &input);switch (input){case 0:printf("退出游戲！\n");break;case 1:printf("請分別輸入兩個數字x和y:\n");scanf("%d%d", &x, &y);ret = Add(x, y);printf("運算結果為：%d\n", ret);break;case 2:printf("請分別輸入兩個數字x和y:\n");scanf("%d%d", &x, &y);ret = Sub(x, y);printf("運算結果為：%d\n", ret);break;case 3:printf("請分別輸入兩個數字x和y:\n");scanf("%d%d", &x, &y);ret = Mul(x, y);printf("運算結果為：%d\n", ret);break;case 4:printf("請分別輸入兩個數字x和y:\n");scanf("%d%d", &x, &y);ret = Div(x, y);printf("運算結果為：%d\n", ret);break;default:printf("輸入不符合條件請重新輸入！\n");break;}} while (input);return 0;
}

方法2：函數指針數組的應用->轉移表，改善方式一的冗余?

int main()
{int ret = 0;int input = 0;int (*pfArr[5])(int, int) = { 0,Add,Sub,Mul,Div }; // 轉移表do{menu();int x = 0, y = 0; // 參與計算的兩個數字int ret = 0; // 保存計算結果printf("請選擇計算方式->");scanf("%d", &input);if (input >= 1 && input <= 4){printf("請分別輸入兩個數字x和y:\n");scanf("%d%d", &x, &y);ret = pfArr[input](x, y);printf("運算結果為：%d\n", ret);}else if (input == 0){printf("退出游戲！\n");break;}else{printf("輸入不符合條件請重新輸入！\n");}} while (input);return 0;
}

方式3：回調函數->實現計算器（第4節會學習回調函數）

void Cal(int (*pfun)(int, int))
{int x = 0, y = 0;printf("請分別輸入兩個數字x和y:\n");scanf("%d%d", &x, &y);int ret = pfun(x, y);printf("運算結果為：%d\n", ret);
}int main()
{int ret = 0;int input = 0;do{menu();int x = 0, y = 0; // 參與計算的兩個數字int ret = 0; // 保存計算結果printf("請選擇計算方式->");scanf("%d", &input);switch (input){case 0:printf("退出游戲！\n");break;case 1:Cal(Add);break;case 2:Cal(Sub);break;case 3:Cal(Mul);break;case 4:Cal(Div);break;default:printf("輸入不符合條件請重新輸入！\n");break;}} while (input);return 0;
}

3.指向函數指針數組的指針?

指向函數指針數組的指針：首先是一個指針，該指針指向一個數組，數組的元素都是函數指針 ; 如何定義？?

void test(const char* str)
{printf("%s\n", str);
}
int main()
{//函數指針pfunvoid (*pfun)(const char*) = test;//函數指針的數組pfunArrvoid (*pfunArr[5])(const char* str);pfunArr[0] = test;//指向函數指針數組pfunArr的指針ppfunArrvoid (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;return 0;
}

4.回調函數?

回調函數就是一個通過函數指針調用的函數。如果你把函數的指針（地址）作為參數傳遞給另一個函數，當這個指針被用來調用其所指向的函數時，我們就說這是回調函數。回調函數不是由該函數的實現方直接調用，而是在特定的事件或條件發生時由另外的一方調用的，用于對該事件或條件進行響應。?

首先演示一下qsort函數的使用：

4.1 void* 的使用

在C語言中，void*?是一種特殊的指針類型，它表示一個指向未知類型的指針。這種指針可以指向任何類型的數據，但它不知道所指向數據的具體類型。void*?主要用于以下幾種情況：?

函數指針參數或返回值：當函數需要處理多種類型的數據，但具體類型不確定時，可以使用?void*?作為參數類型或返回類型。例如，標準庫函數?memcpy?就使用了?void*?作為參數。
動態內存分配：malloc?函數返回?void*?類型的指針，因為它可以分配任何類型的內存。在使用時，通常需要將?void*?強制轉換為實際需要的類型。
類型無關的代碼：有時，我們希望編寫可以處理任何類型的代碼，例如通用數據結構或容器，這時可以使用?void*?來實現類型無關性。

?示例1：作為函數參數

#include <stdio.h>void print_value(void* ptr) {// 強制類型轉換int value = *(int*)ptr;printf("%d\n", value);
}int main() {int x = 10;print_value((void*)&x);return 0;
}

在這個例子中，print_value?函數接受一個?void*?類型的參數，并在函數內部將其強制轉換為?int*?類型，然后打印出該指針指向的整數值。?

示例2：動態內存分配

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 動態分配一個整型大小的內存void* ptr = malloc(sizeof(int));// 強制類型轉換后使用*(int*)ptr = 20;printf("%d\n", *(int*)ptr);// 釋放內存free(ptr);return 0;
}

在這個例子中，我們使用?malloc?分配內存，它返回一個?void*?類型的指針。我們將其強制轉換為?int*?類型，以便能夠存儲一個整數值。

注意事項：

使用?void*?時，必須確保類型轉換是正確的，否則可能會導致未定義行為。
void*?指針不能直接進行算術操作，例如自增或自減，因為編譯器不知道指針指向的數據類型大小。
在使用?void*?指針前，應確保它確實指向了正確的數據類型，否則在解除引用時可能會出現問題。?

4.2?使用回調函數，模擬實現qsort

（這里內部結構采用冒泡的方式）?

#include <stdio.h>
int int_cmp(const void* p1, const void* p2)
{return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
void _swap(void* p1, void* p2, int size)
{int i = 0;for (i = 0; i < size; i++){char tmp = *((char*)p1 + i);*((char*)p1 + i) = *((char*)p2 + i);*((char*)p2 + i) = tmp;}
}
void bubble(void* base, int count, int size, int(*cmp)(void*, void*))
{int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < count - 1; i++){for (j = 0; j < count - i - 1; j++){if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0){_swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);}}}
}
int main()
{int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };//char *arr[] = {"aaaa","dddd","cccc","bbbb"};int i = 0;bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), int_cmp);for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

4.3 使用qsort排序結構體?

5.指針和數組筆試題解析?

注意一下代碼測試環境為visual stdio 2022 x86環境下（地址/指針大小為4字節）?

1.一維數組

2.字符數組

下面一些代碼存在一些問題：

strlen(*arr)：這里?*arr?是數組的第一個元素，是一個字符，不是字符串的地址，所以這是錯誤的。
strlen(arr[1])：這里?arr[1]?是數組的第二個元素，是一個字符，不是字符串的地址，所以這是錯誤的。
strlen(&arr)：這里?&arr?是整個數組的地址，但是?strlen?需要一個以?\0?結尾的字符串的地址，所以這是錯誤的。
strlen(&arr + 1)：這里?&arr + 1?是數組后面的內存地址，這并不是一個有效的字符串地址，所以這是錯誤的。
strlen(&arr[0] + 1)：這里?&arr[0] + 1?是數組的第二個元素的地址，但是數組沒有以?\0?結尾，所以這也是錯誤的。

使用?strlen?函數時，需要確保傳遞的參數是一個以?\0?結尾的字符串的地址。
strlen(*arr)、strlen(arr[1])、strlen(&arr)、strlen(&arr + 1)?和?strlen(&arr[0] + 1)?都是錯誤的，因為它們傳遞的參數不是字符串的地址。
由于數組?arr?沒有以?\0?結尾，所以?strlen(arr)?和?strlen(arr + 0)?也可能導致未定義行為。

為了避免這些問題，確保在使用?strlen?時傳遞的參數是一個以?\0?結尾的字符串的地址，并且在使用?sizeof?時理解你正在計算的是數組的大小還是指針的大小。

3. 字符串數組

下面一些代碼存在一些問題：?

strlen(*arr)：這是錯誤的，*arr?是數組第一個元素，即字符?'a'，而不是一個字符串的地址。因此，strlen(*arr)?會導致未定義行為，因為?strlen?預期的是一個字符串的地址。
strlen(arr[1])：這也是錯誤的，arr[1]?是數組第二個元素，即字符?'b'，同樣不是一個字符串的地址。因此，strlen(arr[1])?也會導致未定義行為。
strlen(&arr)：這是錯誤的，&arr?是整個數組的地址，strlen?會嘗試計算從該地址開始直到遇到 null 字符的字符數。但是，因為?&arr?指向的是整個數組，而不是字符串的起始位置，所以這可能會導致計算出一個錯誤的結果，或者在某些情況下導致未定義行為。
strlen(&arr + 1)：這是錯誤的，&arr + 1?是數組后面的內存地址，它不指向任何有效的字符串。因此，strlen(&arr + 1)?會導致未定義行為。

4.字符串指針?

下面一些代碼存在一些問題：

strlen(*p)：這是錯誤的，*p?是字符串的第一個字符，不是一個字符串的地址，所以這是未定義行為。
strlen(p[0])：這也是錯誤的，p[0]?是字符串的第一個字符，不是一個字符串的地址，所以這是未定義行為。
strlen(&p)：這是錯誤的，&p?是指針?p?的地址，不是一個字符串的地址，所以這是未定義行為。
strlen(&p + 1)：這也是錯誤的，&p + 1?是指針?p?后面的

5.二維數組?

sizeof(a[3])：這是錯誤的，因為?a?只有 3 行，a[3]?超出了數組的范圍，這將導致未定義行為。正確的做法是確保索引在數組的范圍內。

但是在Visua Stdio運行中，并沒有報錯，結果反而是16為什么呢？

在 C 語言中，sizeof?運算符返回的是操作數的大小，以字節為單位。當你嘗試計算?sizeof(a[3])?時，實際上你在嘗試獲取數組的第四行（記住數組索引是從 0 開始的）的大小。然而，由于你的數組?a?只有 3 行，a[3]?實際上是一個越界的訪問。
在 Visual Studio 中，當你嘗試訪問越界的數組行時，你可能會得到一個看似合理的值（比如 16 字節），這是因為?sizeof?運算符不會實際訪問內存，它只是返回類型的大小。在這種情況下，a[3]?被當作一個指向?int[4]（即一個有 4 個整數的數組）的指針，因此?sizeof(a[3])?返回的是?int[4]?的大小，即 4 個整數乘以每個整數的大小（通常在 32 位系統中是 4 字節，在 64 位系統中是 8 字節，取決于?int?的大小）。
這就是為什么你得到了 16 字節的結果，因為它相當于?4 * sizeof(int)。然而，這并不意味著?a[3]?是一個有效的數組行，它只是?sizeof?運算符根據?a[3]?的類型推斷出的結果。實際上，訪問?a[3]?是未定義行為，可能會導致程序崩潰或其他意外結果。