[C++基礎] 指針函數與函數指針

1. 前言

   關於指針函數和函數指針，特別是函數指針，相信很多C/C++ers跟我曾經一樣，對它抱有敬畏，認爲它是很高深的東西，其實不然。要理解它花不了多少功夫，或許我一句話就能說清楚二者的區別，但是這樣也只是在腦子裏形成一個概念而已。大學時代，作爲一名學生時，我可以一天看完毛概，考八九十分；但是我用了一個星期去看譚浩強的C++教材(儘管現在很多人鄙視這本教材)，上機時卻仍無從下手，我可以侃侃而談，熟悉一切概念，但是就是編不出程序。這就是程序員的世界，凡事只有動手才能領悟真諦。不過這也應證了一句千古名句，也是我最喜歡的一句詩“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。

   本文所有代碼編譯及運行環境：windows 7 professionnal， Visual Studio2010 professional.

2. 概述

   按照行文的總-分-總的結構，這裏仍然先概括的介紹一下指針函數和函數指針的概念，然後再用程序來詳細的介紹二者。下面就是指針函數和函數指針的概念。

  【指針函數】：返回指針的函數。重點是它是一個函數，只是返回值由普通的值或對象變成了指針，也就是說這個函數返回的是一塊內存的地址。

  【函數指針】：指向函數的指針。重點是它是一個指針，只是它指向的內容由普通的變量或對象變成了函數，也就是說它可以指向函數的入口地址。

3. 指針函數

   在介紹指針函數之前，我們先來看一個普通的函數。

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 class MyType{
 5 public:
 6     MyType(int value):m_value(value){
 7         cout<<"Construct."<<endl;
 8     }
 9     ~MyType(){
10         cout<<"Desconstruct."<<endl;
11     }
12 public:
13     int m_value;
14 };
15 
16 MyType getInstanceOfMyType(){
17     MyType mt(10);
18     cout<<&mt<<endl;
19     return mt;
20 }
21 
22 int main(){
23 
24     MyType mt = getInstanceOfMyType();
25     cout<<&mt<<endl;
26     cout<<mt.m_value<<endl;
27 
28     system("pause");
29     return 0;
30 }

   塗色部分就是我們需要注意的地方，函數"getInstanceOfMyType()"內部創建了一個MyType的對象，接着輸出了該對象的地址，最後返回了該對象。main函數裏面，通過調用該函數，獲得了函數的返回值，接着打印了返回對象的地址，再輸出獲得對象的m_value屬性的值。輸出結果如下：

Construct.
0045F688
Desconstruct.
0045F788
10
請按任意鍵繼續. . .

   可以看到，在"getInstanceOfMyType()"函數裏，對象創建之後又被銷燬了。從輸出可以看出，返回的對象地址與函數裏創建的對象地址是不一樣的，但是屬性m_value的值是一樣的，這說明通過該普通函數獲取的是函數內部創建對象的一個副本，這就是普通函數在返回對象時的處理。

   在看到普通函數的處理之後，我們再來看一個指針函數的處理，下面是一段指針函數的代碼，注意，這段代碼與上一段很相似，要注意區分。

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 class MyType{
 5 public:
 6     MyType(int value):m_value(value){
 7         cout<<"Construct."<<endl;
 8     }
 9     ~MyType(){
10         cout<<"Desconstruct."<<endl;
11     }
12 public:
13     int m_value;
14 };
15 
16 MyType *getInstanceOfMyType(){
17     MyType *mt = new MyType(10);
18     cout<<mt<<endl;
19     return mt;
20 }
21 
22 int main(){
23 
24     MyType *mt = getInstanceOfMyType();
25     cout<<mt<<endl;
26     cout<<mt->m_value<<endl;
27 
28     system("pause");
29     return 0;
30 }

   上面代碼着色的部分需要我們注意，特別是函數"getInstanceOfMyType()"，它在這裏已經是一個指針函數了，那麼，這段程序的輸出是什麼呢？如下：

Construct.
00754AA8
00754AA8
10
請按任意鍵繼續. . .

   可以看出，在函數"getInstanceOfMyType()"中的對象一直沒有被調用析構函數，函數內和函數外的對象的地址是完全一樣的，當然，對象裏存儲的內容m_value的值也是一樣的。你可能會問，不是說函數調用完，就銷燬局部變量嗎？是的，它銷燬了，但是它只銷毀了"MyType *mt"這個指針，它指向的內存卻不會被銷燬。所以，在外面我們仍然可以繼續訪問這個對象。這種情況下，我們一般是需要在函數調用外面加上我們自己的delete操作的，上面的程序沒有添加這樣的操作，嚴格上來講是一個錯誤的程序。

   使用指針函數時，直接返回函數內部對象的地址，這樣就無需重新制造對象的副本，對效率的提升有幫助。但是需要注意的是，一定要記得在函數外部將函數內部申請的內存釋放掉，否則就有內存溢出的風險。

4. 函數指針

   下面說道我們今天主要的話題了——函數指針。函數指針是一個很有用的技術，它使得我們可以通過指針就能執行某一個函數代碼。對於技術高超的人來說，它是一把【絕世好劍】，能夠解決很多問題。下面，我們就函數指針來探究一番。

   首先，來看一段最簡單的函數指針的代碼，注意聲明和調用的方式。

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 int printFunc(int value){
 5     cout<<"this is a print function. the value is:"<<value<<endl;
 6     return 0;
 7 }
 8 
 9 int main(){
10 
11     int (*pFunction)(int x); // 這是一個函數指針變量
12     pFunction = printFunc;   // 這裏將函數入口地址給函數指針
13     (*pFunction)(7);         // 通過*運算符獲取了函數，再傳入參數7執行了函數
14 
15     system("pause");
16     return 0;
17 }

   上述代碼着色部分就是函數指針的聲明-定義-執行的過程，可以看出來，我只要將函數入口地址給函數指針就可以執行函數了。這裏有個知識點，就是關於函數的調用方式，一般我們調用函數的方式是這樣的：函數名（參數列表），但是其實函數的調用方式也可以這樣來寫：（*函數名）（參數列表）。即可以如下來調用函數，只是很少這樣用：

1 (*printFunc)(8);

   除此之外，我們還可以這樣寫：（&函數名）（參數列表）。即如下調用函數，這也幾乎沒人這樣用：

1 (&printFunc)(8);

   對於函數指針，它有兩個前提：①．就是指向的函數返回值要與聲明的函數指針一致。②．指向的函數的參數類型及個數要與聲明的函數指針一致。否則，是無法編譯通過的。

5. 函數指針類型

   上面一節在使用函數指針的時候，直接聲明瞭一個函數指針。其實函數指針也可以藉助typedef聲明爲一個類型，這樣我們就可以像定義int型變量一樣來定義一個函數指針了。定義函數指針類型代碼如下：

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 int printFunc(int value){
 5     cout<<"this is a print function. the value is:"<<value<<endl;
 6     return 0;
 7 }
 8 typedef int (*PFunction)(int x); // 函數指針類型，注意返回值和參數列表
 9 
10 int main(){
11 
12     PFunction ptrFunc; // 定義函數指針變量
13     ptrFunc = printFunc;
14     (*ptrFunc)(1); // 第一種調用方式
15     ptrFunc(2);    // 第二種調用方式
16 
17     system("pause");
18     return 0;
19 }

6. 一個函數指針的妙用示例

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 typedef void (*PFunction)(int x); // 函數指針類型，注意返回值和參數列表
 5 
 6 void printA(int value){
 7     cout<<"A - "<<value<<endl;
 8 }
 9 
10 void printB(int value){
11     cout<<"B - "<<value<<endl;
12 }
13 
14 void printC(int value){
15     cout<<"C - "<<value<<endl;
16 }
17 
18 int main(){
19     int choice;
20     PFunction ptrFunc[3] = {printA, printB, printC};
21     cin>>choice;
22     ptrFunc[choice](choice);
23 
24     system("pause");
25     return 0;
26 }

   具體的這裏就不解說了，代碼很短，也很容易看懂。

7. 結語

   本文就指針函數和函數指針做了一個簡單的入門講解，希望讀者在閱讀完本文以後，對指針函數和函數指針有一個深入的認識。當然，寫作本文的目的也是爲了強化筆者的C++基礎功底。

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