C++ 函数指针（Function Pointer）详解

函数指针是指向函数的指针，它可以存储函数地址，并通过该指针调用函数。函数指针在回调函数、策略模式、动态函数调用等场景中非常有用。

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1. 什么是函数指针？

函数指针是一个指向函数的指针，它存储的是函数的地址，并允许通过指针调用该函数。

📌 语法

返回类型 (*函数指针名)(参数列表);

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2. 基本示例

（1）定义和使用函数指针

#include <iostream>

// 普通函数
void hello() {
    std::cout << "Hello, Function Pointer!" << std::endl;
}

int main() {
    void (*funcPtr)();  // ✅ 定义函数指针
    funcPtr = hello;    // ✅ 让指针指向 `hello` 函数
    funcPtr();          // ✅ 通过指针调用函数
    return 0;
}

📌 输出

Hello, Function Pointer!

✅ funcPtr 存储 hello 函数地址，并通过 funcPtr() 调用它。

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3. 带参数和返回值的函数指针

#include <iostream>

// 带参数和返回值的函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int (*funcPtr)(int, int);  // ✅ 定义函数指针
    funcPtr = add;             // ✅ 让指针指向 `add`
    std::cout << funcPtr(3, 5) << std::endl;  // ✅ 通过指针调用 `add(3, 5)`
    return 0;
}

📌 输出

8

✅ funcPtr 存储 add() 地址，调用 funcPtr(3, 5) 计算 3 + 5。

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4. 函数指针作为函数参数

函数指针可以作为回调函数，在函数内部调用：

#include <iostream>

// 定义回调函数类型
void process(int a, int b, int (*op)(int, int)) {
    std::cout << "Result: " << op(a, b) << std::endl;
}

// 具体实现
int add(int x, int y) { return x + y; }
int multiply(int x, int y) { return x * y; }

int main() {
    process(3, 5, add);       // ✅ 传递 `add` 函数
    process(3, 5, multiply);  // ✅ 传递 `multiply` 函数
    return 0;
}

📌 输出

Result: 8
Result: 15

✅ process(3, 5, add) 让 op 绑定到 add()，支持动态调用！

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5. 使用 typedef 或 using 简化函数指针

函数指针的语法比较复杂，可以使用 typedef 或 using 来简化。

（1）使用 typedef

typedef int (*FuncPtr)(int, int);  // ✅ 定义函数指针类型

int subtract(int a, int b) { return a - b; }

int main() {
    FuncPtr ptr = subtract;  // ✅ 使用 `FuncPtr`
    std::cout << ptr(10, 3) << std::endl;
}

（2）使用 using（C++11）

using FuncPtr = int (*)(int, int);  // ✅ 定义函数指针类型（C++11）

int subtract(int a, int b) { return a - b; }

int main() {
    FuncPtr ptr = subtract;  // ✅ 使用 `FuncPtr`
    std::cout << ptr(10, 3) << std::endl;
}

✅ typedef 和 using 让代码更简洁！

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6. 函数指针数组

函数指针可以组成数组，实现动态选择函数：

#include <iostream>

int add(int a, int b) { return a + b; }
int subtract(int a, int b) { return a - b; }
int multiply(int a, int b) { return a * b; }

int main() {
    int (*operations[3])(int, int) = { add, subtract, multiply };  // ✅ 函数指针数组

    std::cout << operations[0](3, 4) << std::endl;  // 3 + 4 = 7
    std::cout << operations[1](7, 2) << std::endl;  // 7 - 2 = 5
    std::cout << operations[2](3, 3) << std::endl;  // 3 * 3 = 9
}

📌 输出

7
5
9

✅ 使用索引动态调用不同函数，提高灵活性！

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7. C++11 std::function（更现代的方式）

C++11 提供了 std::function 作为函数指针的现代替代，它支持Lambda 表达式、成员函数、绑定参数等：

#include <iostream>
#include <functional>  // ✅ 引入 `std::function`

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

int main() {
    std::function<int(int, int)> func = add;  // ✅ 绑定普通函数
    std::cout << func(3, 5) << std::endl;     // ✅ 运行
}

✅ std::function 允许存储更复杂的调用目标，如 Lambda 和成员函数！

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8. 结论

功能	函数指针	**std::function（C++11+）
存储普通函数	✅ 支持	✅ 支持
存储 Lambda	❌ 不支持	✅ 支持
存储成员函数	❌ 复杂	✅ 方便
类型安全	❌ 可能出错	✅ 更安全
适用场景	轻量级回调	泛型函数封装

🚀 推荐：C++11 及以上，使用 std::function 代替传统函数指针！ 🚀

是的，typedef 在 C++ 中的作用是 给已有类型取别名，但在函数指针的场景中，它可以让复杂的函数指针声明变得更易读和使用。

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1. 为什么 typedef 可以用于函数指针？

函数指针的标准声明可能会很复杂，例如：

int (*funcPtr)(int, int);

这意味着 funcPtr 是一个指针，指向一个接受两个 int 参数并返回 int 的函数。

如果我们要在多个地方使用这个函数指针类型，每次都要写 int (*)(int, int)，这既冗长又容易出错。使用 typedef 让它更清晰：

typedef int (*FuncPtr)(int, int);

这表示：

• FuncPtr 是一个新的类型别名，它等价于 int (*)(int, int)。
• 现在，我们可以直接使用 FuncPtr 来定义函数指针：

  FuncPtr ptr;  // 等价于 int (*ptr)(int, int);
  

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2. typedef 在函数指针中的使用

✅ 使用 typedef 简化函数指针

#include <iostream>

typedef int (*FuncPtr)(int, int);  // ✅ 定义函数指针类型别名

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

int main() {
    FuncPtr ptr = add;  // ✅ `ptr` 现在是一个函数指针
    std::cout << ptr(3, 5) << std::endl;  // ✅ 调用 `add(3, 5)`
}

📌 输出

8

✅ FuncPtr 让 ptr 变得易读，等价于 int (*ptr)(int, int);。

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3. typedef 用于函数指针数组

函数指针数组允许存储多个函数，并动态选择不同的函数执行：

typedef int (*FuncPtr)(int, int);  // ✅ 定义函数指针别名

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

int main() {
    FuncPtr operations[] = { add, subtract };  // ✅ 函数指针数组
    std::cout << operations[0](5, 3) << std::endl;  // ✅ add(5, 3)
    std::cout << operations[1](5, 3) << std::endl;  // ✅ subtract(5, 3)
}

📌 输出

8
2

✅ operations[0] 选择 add()，operations[1] 选择 subtract()。

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4. C++11 using 替代 typedef

C++11 提供了 using 作为 typedef 的更现代的替代：

using FuncPtr = int (*)(int, int);  // ✅ C++11 写法

与 typedef 等价，但语法更直观：

FuncPtr ptr = add;

🚀 推荐使用 using，可读性更强！

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5. 结论

功能	typedef 方式	using 方式（C++11）
定义函数指针别名	typedef int (*FuncPtr)(int, int);	using FuncPtr = int (*)(int, int);
定义函数指针数组	FuncPtr arr[2];	FuncPtr arr[2];
可读性	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐（更直观）
推荐度	✅ 传统 C++ 适用	✅ 现代 C++ 推荐

✅ typedef 可以给复杂类型（如函数指针）取别名，提升可读性，但在 C++11 及以上，推荐使用 using 替代 typedef！ 🚀