本文寫的非常詳細，因爲我想爲初學者建立一個意識模型，來幫助他們理解函數指針的語法和基礎。如果你不討厭事無鉅細，請盡情閱讀吧。
函數指針雖然在語法上讓人有些迷惑，但不失爲一種有趣而強大的工具。本文將從C語言函數指針的基礎開始介紹，再結合一些簡單的用法和關於函數名稱和地址的趣聞。在最後，本文給出一種簡單的方式來看待函數指針，讓你對其用法有一個更清晰的理解。
函數指針和一個簡單的函數
我們從一個非常簡單的”Hello World“函數入手，來見識一下怎樣創建一個函數指針。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | #include <stdio.h> // 函數原型 void sayHello(); //函數實現 void sayHello(){ printf("hello world\n"); } // main函數調用 int main() { sayHello(); } |
我們定義了一個名爲sayHello的函數，它沒有返回值也不接受任何參數。當我們在main函數中調用它的時候，它向屏幕輸出出”hello world“。非常簡單。接下來，我們改寫一下main函數，之前直接調用的sayHello函數，現在改用函數指針來調用它。
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int
main()
{
void
(*sayHelloPtr)()
=
sayHello;
(*sayHelloPtr)();
}
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第二行void (*sayHelloPtr)()的語法看起來有些奇怪，我們來一步一步分析。
- 這裏，關鍵字
void的作用是說我們創建了一個函數指針，並讓它指向了一個返回void（也就是沒有返回值）的函數。 - 就像其他任何指針都必須有一個名稱一樣，這裏
sayHelloPtr被當作這個函數指針的名稱。 - 我們用
*符號來表示這是一個指針，這跟聲明一個指向整數或者字符的指針沒有任何區別。 *sayHelloPtr兩端的括號是必須的，否則，上述聲明變成void *sayHelloPtr()，*會優先跟void結合，變成了一個返回指向void的指針的普通函數的聲明。因此，函數指針聲明的時候不要忘記加上括號，這非常關鍵。- 參數列表緊跟在指針名之後，這個例子中由於沒有參數，所以是一對空括號
()。 - 將上述要點結合起來，
void (*syaHelloPtr)()的意義就非常清楚了，這是一個函數指針，它指向一個不接收參數且沒有返回值的函數。
在上面的第二行代碼，即void (*sayHelloPtr)() = sayHello;，我們將sayHello這個函數名賦給了我們新建的函數指針。關於函數名的更多細節我們會在下文中討論，現在暫時可以將其看作一個標籤，它代表函數的地址，並且可以賦值給函數指針。這就跟語句int
*x = &myint;中我們把myint的地址賦給一個指向整數的指針一樣。只是當我們考慮函數的時候，我們不需要加上一個取地址符&。簡而言之，函數名就是它的地址。接着看第三行，我們用代碼’(*sayHelloPtr)();·‘解引用並調用了函數指針。
- 在第二行被聲明之後，sayHelloPtr作爲函數指針的名稱，跟其他任何指針沒有差別，能夠儲值和賦值。
- 我們對sayHelloPtr解引用的方式也與其他任何指針一樣，即在指針之前使用解引用符
*，也就是代碼中的*sayHelloPtr。 - 同樣的，我們需要在其兩端加上括號，即
(*sayHelloPtr)，否則它就不被當做一個函數指針。因此，記得聲明和解引用的時候都要在兩端加上括號。 - 括號操作符用於C語言中的函數調用，如果有參數參與，就將其放入括號中。這對於函數指針也是相似的，即代碼中的
(*sayHelloPtr)()。 - 這個函數沒有返回值，也就沒有必要將它賦值給任何變量。單獨來說，這個調用跟
sayHello()沒什麼兩樣。
接下來，我們再對函數稍加修改。你會看到函數指針奇怪的語法，以及用調用普通函數的方法來調用賦值後函數指針的現象。
1 2 3 4 | int main() { void (*sayHelloPtr)() = sayHello; sayHelloPtr(); } |
跟之前一樣，我們將sayHello函數賦給函數指針。但是這一次，我們用調用普通函數的方法調用了它。稍後討論函數名的時候我會解釋這一現象，現在只需要知道(*syaHelloPtr)()和syaHelloPtr()是相同的即可。
帶參數的函數指針
好了，這一次我們來創建一個新的函數指針吧。它指向的函數仍然不返回任何值，但有了參數。
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#include <stdio.h>
//函數原型
void
subtractAndPrint(int
x,
int
y);
//函數實現
void
subtractAndPrint(int
x,
int
y)
{
int
z
=
x
-
y;
printf("Simon
says, the answer is: %d\n",
z);
}
//main函數調用
int
main()
{
void
(*sapPtr)(int,
int)
=
subtractAndPrint;
(*sapPtr)(10,
2);
sapPtr(10,
2);
}
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跟之前一樣，代碼包括函數原型，函數實現和在main函數中通過函數指針執行的語句。原型和實現中的特徵標變了，之前的sayHello函數不接受任何參數，而這次的函數subtractAndPrint接受兩個int作爲參數。它將兩個參數做一次減法，然後輸出到屏幕上。
- 在第14行，我們通過'(*sapPtr)(int, int)’創建了sapPtr這個函數指針，與之前的區別僅僅是用
(int, int)代替了原來的空括號。而這與新函數的特徵標相符。 - 在第15行，解引用和執行函數的方式與之前完全相同，只是在括號中加入了兩個參數，變成了
(10, 2)。 - 在第16行，我們用調用普通函數的方法調用了函數指針。
帶參數且有返回值的函數指針
這一次，我們把subtractAndPrint函數改成一個名爲subtract的函數，讓它把原本輸出到屏幕上的結果作爲返回值。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | #include <stdio.h> // 函數原型 int subtract(int x, int y); // 函數實現 int subtract(int x, int y) { return x - y; } // main函數調用 int main() { int (*subtractPtr)(int, int) = subtract; int y = (*subtractPtr)(10, 2); printf("Subtract gives: %d\n", y); int z = subtractPtr(10, 2); printf("Subtract gives: %d\n", z); } |
這與subtractAndPrint函數非常相似，只是subtract函數返回了一個整數而已，特徵標也理所當然的不一樣了。
- 在第13行，我們通過
int (*subtractPtr)(int, int)創建了subtractPtr這個函數指針。與上一個例子的區別只是把void換成了int來表示返回值。而這與subtract函數的特徵標相符。 - 在在第15行，解引用和執行這個函數指針，除了將返回值賦值給了y以外，與調用subtractAndPrint沒有任何區別。
- 在第16行，我們向屏幕輸出了返回值。
- 18到19行，我們用調用普通函數的方法調用了函數指針，並且輸出了結果。
這跟之前沒什麼兩樣，我們只是加上了返回值而已。接下來我們看看另一個稍微複雜點兒的例子——把函數指針作爲參數傳遞給另一個函數。
把函數指針作爲參數來傳遞
我們已經瞭解過了函數指針聲明和執行的各種情況，不論它是否帶參數，或者是否有返回值。接下來我們利用一個函數指針來根據不同的輸入執行不同的函數。
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#include <stdio.h>
//
函數原型
int
add(int
x,
int
y);
int
subtract(int
x,
int
y);
int
domath(int
(*mathop)(int,
int),
int
x,
int
y);
//
加法 x+ y
int
add(int
x,
init
y)
{
return
x
+
y;
}
//
減法 x - y
int
subtract(int
x,
int
y)
{
return
x
-
y;
}
//
根據輸入執行函數指針
int
domath(int
(*mathop)(int,
int),
int
x,
int
y)
{
return
(*mathop)(x,
y);
}
//
main函數調用
int
main()
{
//
用加法調用domath
int
a
=
domath(add,
10,
2);
printf("Add
gives: %d\n",
a);
//
用減法調用domath
int
b
=
domath(subtract,
10,
2);
printf("Subtract
gives: %d\n",
b);
}
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我們來一步一步分析。
- 我們有兩個特徵標相同的函數，add和subtract，它們都返回一個整數並接受兩個整數作爲參數。
- 在第六行，我們定義了函數
int domath(int (*mathop)(int, int), int x, int y)。它第一個參數int (*mathop)(int, int)是一個函數指針，指向返回一個整數並接受兩個整數作爲參數的函數。這就是我們之前見過的語法，沒有任何不同。它的後兩個整數參數則作爲簡單的輸入。因此，這是一個接受一個函數指針和兩個整數作爲參數的函數。 - 19到21行，domath函數將自己的後兩個整數參數傳遞給函數指針並調用它。當然，也可以像這麼調用。
mathop(x, y); - 27到31行出現了我們沒見過的代碼。我們用函數名作爲參數調用了domath函數。就像我之前說過的，函數名是函數的地址，而且能代替函數指針使用。
main函數調用了兩次domath函數，一次用了add，一次用了subtract，並輸出了這兩次結果。
函數名和地址
既然有約在先，那我們就討論一下函數名和地址作爲結尾吧。一個函數名（或稱標籤），被轉換成了一個指針本身。這表明在函數指針被要求當作輸入的地方，就能夠使用函數名。這也導致了一些看起來很糟糕的代碼卻能夠正確的運行。瞧瞧下面這個例子。
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#include <stdio.h>
//
函數原型
void
add(char
*name,
int
x,
int
y);
//
加法 x + y
void
add(char
*name,
int
x,
int
y)
{
printf("%s
gives: %d\n",
name,
x
+
y);
}
//
main函數調用
int
main()
{
//
一些糟糕的函數指針賦值
void
(*add1Ptr)(char*,
int,
int)
=
add;
void
(*add2Ptr)(char*,
int,
int)
=
*add;
void
(*add3Ptr)(char*,
int,
int)
=
&add;
void
(*add4Ptr)(char*,
int,
int)
=
**add;
void
(*add5Ptr)(char*,
int,
int)
=
***add;
//
仍然能夠正常運行
(*add1Ptr)("add1Ptr",
10,
2);
(*add2Ptr)("add2Ptr",
10,
2);
(*add3Ptr)("add3Ptr",
10,
2);
(*add4Ptr)("add4Ptr",
10,
2);
(*add5Ptr)("add5Ptr",
10,
2);
//
當然，這也能運行
add1Ptr("add1PtrFunc",
10,
2);
add2Ptr("add2PtrFunc",
10,
2);
add3Ptr("add3PtrFunc",
10,
2);
add4Ptr("add4PtrFunc",
10,
2);
add5Ptr("add5PtrFunc",
10,
2);
}
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這是一個簡單的例子。運行這段代碼，你會看到每個函數指針都會執行，只是會收到一些關於字符轉換的警告。但是，這些函數指針都能正常工作。
- 在第15行，add作爲函數名，返回這個函數的地址，它被隱式的轉換爲一個函數指針。我之前提到過，在函數指針被要求當作輸入的地方，就能夠使用函數名。
- 在第16行，解引用符作用於add之前，即
*add，在返回在這個地址的函數。之後跟函數名一樣，它被隱式的轉換爲一個函數指針。 - 在第17行，取地址符作用於add之前，即
&add，返回這個函數的地址，之後又得到一個函數指針。 - 18到19行，add不斷地解引用自身，不斷返回函數名，並被轉換爲函數指針。到最後，它們的結果都和函數名沒有區別。
顯然，這段代碼不是優秀的實例代碼。我們從中收穫到了如下知識：其一，函數名會被隱式的轉換爲函數指針，就像作爲參數傳遞的時候，數組名被隱式的轉換爲指針一樣。在函數指針被要求當作輸入的任何地方，都能夠使用函數名。其二，解引用符*和取地址符&用在函數名之前基本上都是多餘的。
總結
我希望本文幫助你們認清了函數指針以及它的用途。只要你掌握了函數指針，它就是C語言中一個強大的工具。我也許會在以後的文章中講述更多函數指針的細節用法，包括回調和C語言中基本的面向對象等等。
更新1
我刪掉了關於描述(*sayHelloPrt)(void)跟(*sayHelloPrt)()相同的那一部分，那其實是錯誤的。在評論區中，Dave
G給出了一個關於這個問題很好的解釋。
