C/C++语言基础--指针三大专题详解3，完结篇(包括指针做函数参数，函数指针，回调函数，左右法则分析复杂指针等）

news2025/2/23 11:10:32

本专栏目的

  • 更新C/C++的基础语法，包括C++的一些新特性

前言

  • 指针是C/C++的灵魂，和内存地址相关联，运行的时候速度快，但是同时也有很多细节和规范要注意的，毕竟内存泄漏是很恐怖的
  • 指针打算分三篇文章进行讲解，本专题是三，完结篇，介绍了指针做函数参数，函数指针，回调函数，左右法则解决复杂指针等问题
  • 专题一：指针三大专题详解1(包含常见错误，代码均可运行)
  • 专题二：指针三大专题详解2(指针与数组关系，动态内存分配，代码均可）
  • 制作不易，欢迎收藏+点赞+关注，本人会持续更新

文章目录

  • 指针高级
    • 指针做函数参数
    • 指针做函数返回值
    • 函数指针
      • 函数指针定义
      • 函数指针使用
      • 案例
        • 计算器
        • 函数指针作为转换表
    • typedef
    • 回调函数
  • 如何看懂复杂的指针
    • 右左法则
    • 案例走起
        • 1.int (\*p[5])(int\*)
        • 2. int (\*fun)(int \*p,int (\*pf)(int \*))
        • 3. int (\*(\*fun)[5])(int \*p)
        • 4. int (\*(\*fun)(int \*p))[5]
        • 5. int(\*(\*fun())())()
    • 总结
      • **指针变量有两种类型**
        • 指针变量的类型
        • 指针变量指向的对象的类型
      • **注意事项:**

指针高级

指针做函数参数

学习函数的时候，讲了函数的参数都是值拷贝，在函数里面改变形参的值，实参并不会发生改变。

在这里插入图片描述

如果想要通过形参改变实参的值，就需要传入指针了。

在这里插入图片描述

注意：虽然指针能在函数里面改变实参的值，但是函数传参还是值拷贝。不过指针虽然是值拷贝，但是却指向的同一片内存空间。

在这里插入图片描述

指针做函数返回值

返回指针的函数，也叫作指针函数。

和普通函数一样，只是返回值类型不同而已，先看一下下面这个函数，非常熟悉对不！

int fun(int x,int y);

接下来看另外一个函数声明

int* fun(int x,int y);

这样一对比，发现所谓的指针函数也没什么特别的。

注意：

  • 不要返回临时变量的地址
  • 可以返回动态申请的空间的地址
  • 可以返回静态变量和全局变量的地址

函数指针

如果在程序中定义了一个函数，那么在运行时系统就会为这个函数代码分配一段存储空间，这段存储空间的首地址称为这个函数的地址。而且函数名表示的就是这个地址。既然是地址我们就可以定义一个指针变量来存放，这个指针变量就叫作函数指针变量，简称函数指针。

函数指针定义

函数返回值类型 (* 指针变量名) (函数参数列表);

  • “函数返回值类型”表示该指针变量所指向函数的 返回值类型；

  • “函数参数列表”表示该指针变量所指向函数的参数列表。

那么怎么判断一个指针变量是指向变量的指针，还是指向函数的指针变量呢？

  • 看变量名的后面有没有带有形参类型的圆括号，如果有就是指向函数的指针变量，即函数指针，如果没有就是指向变量的指针变量。

  • 函数指针没有++和 --运算

函数指针使用

定义一个实现两个数相加的函数。

int add(int a,int b)
{
    return a+b;
}
int main()
{
    int (*pfun)(int,int) = add;
    int res = pfun(5,3);
    printf("res:%d\n",res);
    
    return 0;
}

在给函数指针pfun赋值时，可以直接用add赋值，也可以用&add赋值，效果是一样的。

在使用函数指针时，同样也有两种方式，1，pfun(5,3); 2，(*pfun)(5,3)

案例

计算器

用函数指针实现一个简单的计算器，支持+、-、*、/、%

//plus sub multi divide mod		//加 减 乘 除 取余

当功能太多时，switch语句太长，因此不是一种好的编程风格。好的设计理念应该是把具体的操作和和选择操作的代码分开。

函数指针作为转换表

转换表就是一个函数指针数组。

#include<stdio.h>
#include<math.h>

// 转换表
// 转换表 step1:
//(1.1)声明 转台转移函数
double add(double, double);
double sub(double, double);
double mul(double, double);
double div(double, double);
double hypotenuse(double, double);
//(1.2)声明并初始化一个函数指针数组    pfunc:数组   数组元素:函数指针  返回值：double型数据
double(*pfunc[])(double, double) = { add, sub, mul, div, hypotenuse };//5个转移状态

//状态转移函数的实现
double add(double a, double b){	return a + b;}
double sub(double a, double b){ return a - b; }
double mul(double a, double b){ return a * b; }
double div(double a, double b){ return a / b; }
double hypotenuse(double a, double b){ return sqrt(pow(a, 2) + pow(b, 2)); }

void test()
{
	//转换表 step2:调用 函数指针数组
	int n = sizeof(pfunc) / sizeof(pfunc[0]);//转移表中 包含的元素个数（状态转移函数个数）
	for (int i = 0; i < n; ++i){
		printf("%.2lf\n",pfunc[i](3, 4));
	}
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

typedef

一，使用typedef为现有类型创建别名，给变量定义一个易于记忆且意义明确的新名字。

  • 类型过长，用typedef可以简化一下
typedef unsigned int UInt32
  • 还可以定义数组类型
typedef int IntArray[10];
IntArray arr;				//相当于int arr[10]

二、使用typedef简化一些比较复杂的类型声明。

例如：

typedef int (*CompareCallBack)(int,int);

上述声明引入了PFUN类型作为函数指针的同义字，该函数有两个类型分别为int、int、char参数，以及一个类型为int的返回值。通常，当某个函数的参数是一个回调函数时，可能会用到typedef简化声明。
例如，承接上面的示例，我们再列举下列示例：

int callBackTest(int a,int b,CompareCallBack cmp);

callBackTest函数的参数有一个CompareCallBack类型的回调函数。在这个示例中，如果不用typedef，callBackTest函数声明如下：

int callBackTest(int a,int b,int (*cmp)(int,int));

从上面两条函数声明可以看出，不使用typedef的情况下，callBackTest函数的声明复杂得多，不利于代码的理解，并且增加的出错风险。

所以，在某些复杂的类型声明中，使用typedef进行声明的简化是很有必要的。

回调函数

首先要明确的一点是，函数也**可以作为函数的参数来传递。**当做函数参数传入的函数，称之为 回调函数。

挑战：实现一个与类型无关的查找函数。下期将公布答案。

如何看懂复杂的指针

指针大家都学过了，简单的指针相信大家都不放在眼里，就不再赘述，但是复杂的你能理解吗？能理解指针就学的差不多了，至于如何运用只要你看懂指针就知道应该给它赋什么值，怎么用。

  • 首先咱们一起来看看这个： int (*fun)(int *p)
    • 首先需要分析这个是不是一个指针，如果是，是什么指针？如果不是，那是什么？
      1. 根据(*fun)可知，fun是一个指针
      2. 然后看fun的后面是一个函数参数列表，可以确定是一个指向函数的指针
      3. 指向的函数的返回值是什么类型呢，再回头看看最前面发现是一个int
      4. 最后我们可以根据这个函数指针写出对应的函数

结果如下:

int foo(int *p)
{
    reutrn 0;
}

右左法则

上面我们分析了一个函数指针，那结果是如何得出来的呢？全靠经验吗，NO，其实是有方法的。

这个方法叫做右左法则：

  • 右左法则不是C标准里面的内容，它是从C标准的声明规定中归纳出来的方法。C标准的声明规则，是用来解决如何创建声明的，而右左法则是用来解决如何辩识一个声明的。

  • 右左法则使用：

      1. 首先从最里面的圆括号(应该是标识符)看起，然后往右看，再往左看;
      2. 每当遇到圆括号时，就应该调转阅读方向；
      3. 一旦解析完圆括号里面所有东西，就跳出圆括号；
      4. 重复这个过程知道整个声明解析完毕。
        在这里插入图片描述

案例走起

1.int (*p[5])(int*)

分析：

  1. 首先看p，p结合[]形成数组，然后往左看，发现数组里面存储的是指针，即指针数组
  2. 然后在跳出()，向右看，看到int*，说明这是一个函数指针参数列表，表示指针数组里面存储的是函数指针
  3. 跳出圆括号，往左看，发现函数指针的返回类型是int
  4. 案例如下：
int func1(int* a);
int func2(int* a);
int func3(int* a);
int func4(int* a);
int func5(int* a);

int (*p[5])(int*) = {func1, func2, func3, func4, func5};
2. int (*fun)(int *p,int (*pf)(int *))

解析：

  1. fun与*结合形成指针；
  2. 往后看是一个参数列表，说明是一个函数指针，但是参数里面还有一个函数指针(也称为回调函数)
  3. 往前看可以确定函数指针的返回类型。
  4. 案例如下：
int p(int* a);

int f(int* a, int (*pf)(int *));

int (*func)(int*, int (*pf)(int*)) = f;
3. int (*(*fun)[5])(int *p)

解析：

  1. fun与*结合，形成指针；
  2. 往后看发现了一个[5]说明是一个指向数组的指针，注意与案例1的区别。
  3. 再往前看，发现有一个*,说明数组里面存的是指针，即fun是指针数组。
  4. 跳出圆括号往后看，发现了参数列表，说明数组里面存的是函数指针；
  5. 再往前看可以确定函数指针的返回类型。
  6. 案例如下：
int aa(int* p)
{
    ……
}

void main()
{
    int (*func[5])(int*)
}
4. int (*(*fun)(int *p))[5]

解析：

  1. fun与*结合，形成指针；

  2. 往后看发现了参数列表，说明fun是一个函数指针；

  3. 往前看遇到了*说明，函数指针的返回类型是一个指针，是什么指针继续往后解析；

  4. 往后看发现了[5] 说明是一个数组指针，最前面一个int，说明fun这个函数指针的返回类型是一个数组的指针

    类型为int (*)[5]

  5. 案例如下：

int* func1(int *p);
int* func2(int *p);
int* func3(int *p);
int* func4(int *p);
int* func5(int *p);

int (*(*func(int* p)))[5] = {func1, func2, func3, func4, func5};

// 其实这个等价于
int* (*fun[5])(int *p);

// typedef的写法
typedef int (*FUNC)[5];
typedef FUNC (*FUNC1)(int *);

技巧：typedef写的时候，运用整体思想，一层一层解析。

5. int(*(*fun())())()

解析：

  1. fun与()结合，说明fun是一个函数.
  2. 往前看发现了一个*，说明函数返回类型为指针，什么指针呢？
  3. 往后看发现了参数列表，fun函数返回的是一个函数指针，那这个函数指针的返回类型是什么呢？
  4. 往前看又发现了一个*,说明函数指针返回类型也是一个指针，那这个指针是什么指针呢?
  5. 往后看又发现了一个参数列表，说明是个函数指针，往前看这个函数指针返回的是int类型。
  6. 案例如下：
typedef int (*FUNC)();
typedef FUNC (*FUNC1)();   // 这个时候，还剩下 (*fun())()
typedef FUNC1 (*FUNC2)();  // 这个时候，还剩下 *func()

// 技巧：typedef写的时候，运用整体思想，一层一层解析。

当然这个案例实际中是不会有人使用的，太复杂了，不容易读，但是理解指针还是很好的

总结

实际当中，需要声明一个复杂指针时，如果把整个声明写成上面所示的形式，对程序可读性是一大损害。**应该用typedef来对声明逐层分解，增强可读性，**提示，在C++的时候增加了应用类型，使得指针更容易读。

指针变量有两种类型

指针变量的类型和指针所指向的对象(如函数指针)的类型

指针变量的类型

只要把指针声明语句里的指针名字去掉，剩下的部分就是这个指针的类型。

  • int* ptr; //指针的类型是int

  • char* ptr; //指针的类型是char

  • int** ptr; //指针的类型是int**

  • int(*ptr)[3]; //指针的类型是int()[3]

  • int*(*ptr)[4]; //指针的类型是int*(*)[4]

指针变量指向的对象的类型
  • 你只须把指针声明语句中的指针名字和名字左边的指针声明符*去掉，剩下的就是指针所指向的类型。
    • int*ptr; //指针所指向的类型是int
    • char*ptr; //指针所指向的的类型是char
    • int**ptr; //指针所指向的的类型是int*
    • int(*ptr)[3]; //指针所指向的的类型是int()[3]
    • int*(*ptr)[4]; //指针所指向的的类型是int*()[4]

注意事项:

  • 指针变量也是变量，也有存储空间，存的是别的变量的地址。

    • 要注意指针的值，和指向的对象的值得区别，如：int** 与 int* 的区别

    • 普通变量中的内存空间存放的是，数值或字符等。 ----直接存取

    • 指针变量中的内存空间存放的是，另外一个普通变量的地址。----间接存取

  • 连续定义多个指针变量时，容易犯错误，比如：int *p,p1; 只有p是指针变量，p1是整型变量

  • 避免使用为初始化的指针，很多运行错误都是由于这个原因导致的，而且这种错误又不能被编译器检查所以很难被发现，解决方法：初始化为NULL，报错就能很快找到原因，养成习惯。

  • 指针赋值时一定要保证类型匹配，由于指针类型确定指针所指向对象的类型，操作指针是才能知道按什么类型去操作

  • 在用动态分配完内存之后一定要判断是否分配成功，分配成功后才能使用。

  • 在使用完之后一定要释放，释放后必须把指针置为NULL

的值得区别，如：int** 与 int* 的区别

  • 普通变量中的内存空间存放的是，数值或字符等。 ----直接存取

  • 指针变量中的内存空间存放的是，另外一个普通变量的地址。----间接存取

  • 连续定义多个指针变量时，容易犯错误，比如：int *p,p1; 只有p是指针变量，p1是整型变量

  • 避免使用为初始化的指针，很多运行错误都是由于这个原因导致的，而且这种错误又不能被编译器检查所以很难被发现，解决方法：初始化为NULL，报错就能很快找到原因，养成习惯。

  • 指针赋值时一定要保证类型匹配，由于指针类型确定指针所指向对象的类型，操作指针是才能知道按什么类型去操作

  • 在用动态分配完内存之后一定要判断是否分配成功，分配成功后才能使用。

  • 在使用完之后一定要释放，释放后必须把指针置为NULL

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