C語言指針導學(4)——分清函數(shù)指針和指針函數(shù)
http://blog.csdn.net/porscheyin/article/details/3461632/
四．分清函數(shù)指針和指針函數(shù)
關于指針和數(shù)組斬不斷理還亂的恩怨還真是說了不少，不過現(xiàn)在應該已經(jīng)理清了。有了上一講的基礎，本講的內容相對來說就比較容易理解了。
1．指向函數(shù)的指針(函數(shù)指針)
來分析這樣一個聲明，void (*f) ( );雖然()的優(yōu)先級高于*，但由于有括號存在，首先執(zhí)行的是解引用，所以f是一個指針；接下來執(zhí)行( )，表明f指向一個函數(shù)，這個函數(shù)不返回任何值。現(xiàn)在得出結論：f是一個指向不接受參數(shù)且不返回任何值的函數(shù)的指針，簡稱函數(shù)指針(pointer to function)。
對比一下int(*p) [100]，p是一個指向含有100個整型元素的數(shù)組的指針，它們有一個共同的特點：指針聲明符(*)和標識符(f或p)都被限制在一個括號中，由于括號的優(yōu)先級是最高的，所以我們從標識符開始由內向外分析，即可得到以上結果。
<1>．初始化
注意指向函數(shù)的指針(函數(shù)指針)指向的是函數(shù)而非普通的變量，它所指向的函數(shù)也是有特定類型的，函數(shù)的類型由它的返回值類型以及形參列表確定，和函數(shù)名無關。對函數(shù)指針初始化時可以采用相同類型函數(shù)的函數(shù)名或函數(shù)指針(當然還有零指針常量)。假如有函數(shù)void test ( )，int wrong_match (int)和函數(shù)指針void (*ptf) ( )。
下面的初始化是錯誤的，因為函數(shù)指針的類型與函數(shù)的類型不匹配：
f = wrong_match;
f = & wrong_match;
ptf = wrong_match;
ptf = & wrong_match;
以下初始化及賦值是合法的：
f = test;
f = &test;
ptf = test;
ptf = &test;
f = pf;
要做出解釋的是test和&test都可以用來初始化函數(shù)指針。C語言規(guī)定函數(shù)名會被轉換為指向這個函數(shù)的指針，除非這個函數(shù)名作為&操作符或sizeof操作符的操作數(shù)(注意：函數(shù)名用于sizeof的操作數(shù)是非法的)。也就是說f = test;中test被自動轉換為&test，而f= &test;中已經(jīng)顯示使用了&test，所以test就不會再發(fā)生轉換了。因此直接引用函數(shù)名等效于在函數(shù)名上應用&運算符，兩種方法都會得到指向該函數(shù)的指針。
<2>．通過函數(shù)指針調用函數(shù)
通過函數(shù)指針調用函數(shù)可以有兩種方法，直接使用函數(shù)指針或在函數(shù)指針前使用解引用運算符，如下所示：
f = test;
ptf = test;
f ( );
(*f) ( );//指針兩側的括號非常重要，表示先對f解引用，然后再調用相應的函數(shù)
ptf ( );
(*ptf) ( );//括號同樣不能少
以上語句都能達到調用test函數(shù)的作用。ANSI C標準將f ( )認為是(*f)( )的簡寫形式，并且推薦使用f ( )形式，因為它更符合函數(shù)調用的邏輯。要注意的是：如果指向函數(shù)的指針沒有初始化，或者具有0值(零指針常量)，那么該指針不能在函數(shù)調用中使用。只有當指針已經(jīng)初始化，或被賦值后指向某個函數(shù)才能安全地用來調用函數(shù)。
<3>．探究函數(shù)名
現(xiàn)在有如下程序：
#include
void test( )
{
printf("test called!\n");
}
int main()
{
void (*f) ( );
f = test;
f ( );
(*f)( );
//test++;//error，標準禁止對指向函數(shù)的指針進行自增運算
//test = test + 2;//error，不能對函數(shù)名賦值，函數(shù)名也不能用于進行算術運算
printf("%p\n", test);
printf("%p\n", &test);
printf("%p\n", *test);
return 0;
}
在我機器上的運行結果為：
test called!
test called!
004013EE
004013EE
004013EE
這個程序中較難理解的是3個輸出語句都可以得到函數(shù)的入口地址。首先來看函數(shù)名test，它與數(shù)組名類似(注意：只是類似)，是一個符號用來標識一個函數(shù)的入口地址，在使用中函數(shù)名會被轉換為指向這個函數(shù)的指針，指針的值就是函數(shù)的入口地址，&test在前面已經(jīng)說了：顯示獲取函數(shù)的地址。對于*test，可以認為由于test已經(jīng)被轉換成了函數(shù)指針,指向這個函數(shù)，所以*test就是取這個指針所指向的函數(shù)名，而又根據(jù)函數(shù)名會被轉換指向該函數(shù)的指針的規(guī)則，這個函數(shù)也轉變成了一個指針，所以*test最終也是一個指向函數(shù)test的指針。對它們采用%p格式項輸出，都會得到以16進制數(shù)表示的函數(shù)test的入口地址。注意函數(shù)的地址在編譯期是未知的，而是在鏈接時確定的。
2．返回指針的函數(shù)(指針函數(shù))
類比指針數(shù)組(還記得嗎)，理解指針函數(shù)將會更加輕松。所謂指針函數(shù)，就是返回指針的函數(shù)，函數(shù)可以不返回任何值，也可以返回整型值，實型值，字符型值，當然也可以返回指針值。一個指針函數(shù)的聲明：int *f(int i, int j);回想一下指針數(shù)組的聲明：char *cars[10];同樣的把它寫成好理解的形式(非業(yè)界慣例)int* f(int i, int j);這樣一來已經(jīng)十分明了了，由于( )的優(yōu)先級高于*，因此f先與()結合，所以f是一個具有兩個int型參數(shù)，返回一個指向int型指針的函數(shù)。
C語言的庫函數(shù)中有很多都是指針函數(shù)，比如字符串處理函數(shù)，下面給出一些函數(shù)原型：
char *strcat( char *dest, const char *src );
char *strcpy( char *dest, const char *src );
char *strchr( const char *s, int c );
char *strstr( const char *src, const char*sub );
注意函數(shù)的返回值不僅僅局限于指向變量的指針，也可以是指向函數(shù)的指針。初遇這種函數(shù)的聲明可能會痛苦一點兒，但練習兩三次應該是可以理解并掌握的。首先來看這個聲明：int (*function(int)) (double*,char);要了解此聲明的含義，首先來看function(int)，將function聲明為一個函數(shù)，它帶有一個int型的形式參數(shù)，這個函數(shù)的返回值為一個指針，正是我們本將開頭講過的函數(shù)指針int (*) (double*, char);這個指針指向一個函數(shù)，此函數(shù)返回int型并帶有兩個分別是double*型和char型的形參。如果使用typedef可以將這個聲明簡化：
typedefint (*ptf) (double*, char);
ptffunction(int );
要說明一下，對于typedefint (*ptf) (double*,char);注意不要用#define的思維來看待typedef，如果用#define的思維來看的話會以為(*ptf)(double*, char)是int的別名，但這樣的別名看起來好像又不是合法的名字，于是會處于迷茫狀態(tài)。實際上，上面的語句把ptf定義為一種函數(shù)指針類型的別名，它和函數(shù)指針類型int (*) (double*, char);等價，也就是說ptf現(xiàn)在也是一種類型。
3．函數(shù)指針和指針函數(shù)的混合使用
函數(shù)指針不僅可以作為返回值類型，還可以作為函數(shù)的形式參數(shù)，如果一個函數(shù)的形參和返回值都是函數(shù)指針，這個聲明看起來會更加復雜，例如：
void (*signal (int sig, void (*func) (intsiga)) ) ( int siga );看上去確實有些惱人，我們來一步一步的分析。現(xiàn)在要分析的是signal，因為緊鄰signal的是優(yōu)先級最高的括號，首先與括號結合，所以signal為一個函數(shù)，括號內為signal的兩個形參，一個為int型，一個為指向函數(shù)的指針。接下來從向左看，*表示指向某對象的指針，它所處的位置表明它是signal的返回值類型，現(xiàn)在可以把已經(jīng)分析過的signal整體去掉，得到void (*) ( int siga )，很清晰了吧。又是一個函數(shù)指針，這個指針與signal形參表中的第二個參數(shù)類型一樣，都是指向接受一個int型形參且不返回任何值的函數(shù)的指針。同樣地，用typedef可以將這個聲明簡化：
typedef void (*p_sig) (int);
p_sig signal(int sig, p_sig func);
這個signal函數(shù)是C語言的庫函數(shù)，在signal.h中定義，用來處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的信號，是UNIX/Linux編程中經(jīng)常用到的一個函數(shù)，所以在此單獨拿出來講解一下。
4．函數(shù)指針數(shù)組
還有一種較為常用的關于函數(shù)指針的用法——函數(shù)指針數(shù)組。假設現(xiàn)在有一個文件處理程序，通過一個菜單按鈕來選擇相應的操作(打開文件，讀文件，寫文件，關閉文件)。這些操作都實現(xiàn)為函數(shù)且類型相同，分別為：
void open( );
void read( );
void write( );
void close( );
現(xiàn)在定義一個函數(shù)指針類型的別名PF：typedefvoid (*PF) ( );把以上4種操作取地址放入一個數(shù)組中，得到：
PF file_options[ ] = {
&open,
&read,
&write,
&close
};
這個數(shù)組中的元素都是指向不接受參數(shù)且不返回任何值的函數(shù)的指針，因此這是一個函數(shù)指針數(shù)組。接下來，定義一個函數(shù)指針類型的指針action并初始化為函數(shù)指針數(shù)組的第一個元素：PF* action = file_options;，如果不好理解，可以類比一下int ia[4] = {0, 1, 2, 3}; int *ip = ia;，這里PF相當于int，這樣應該比較好懂了。通過對指針action進行下標操作可以調用數(shù)組中的任一操作，如：action[2]( )會調用write操作，以此類推。在實際中，指針action可以和鼠標或者其他GUI對象相關聯(lián)，以達到相應的目的。
5．關于指針的復雜聲明
第4點中的函數(shù)指針數(shù)組采用了typedef來聲明，這是應該提倡的方法，因為它可讀性更高。如果不使用typedef，那么分析起來就會比較復雜，結果是void (*file_options[ ]) ( );對于C語言的復雜聲明我不想講太多，因為在實際中用到的機會并不多，并且推薦大家多用typedef來簡化聲明的復雜度。對于分析復雜聲明有一個極為有效的方法——右左法則。右左法則的大致描述為：從未定義的變量名開始閱讀聲明，先向右看，然后向左看。當遇到括號時就調轉閱讀的方向。括號內的所有內容都分析完畢就跳出括號。這樣一直繼續(xù)下去，直到整個聲明都被分析完畢。來分析一個的例子：int * (* (*fp) (int) ) [10];
閱讀步驟：
1．從未定義的變量名開始閱讀--------------------------------------------fp
2．往右看，什么也沒有，遇到了)，因此往左看，遇到一個* ------一個指向某對象的指針
3．跳出括號，遇到了(int) -----------------------------------一個帶一個int參數(shù)的函數(shù)
4．向左看，發(fā)現(xiàn)一個* ---------------------------------------（函數(shù)）返回一個指向某對象的指針
5．跳出括號，向右看，遇到[10] ------------------------------一個10元素的數(shù)組
6．向左看，發(fā)現(xiàn)一個* ---------------------------------------一個指向某對象指針
7．向左看，發(fā)現(xiàn)int -----------------------------------------int類型
所以fp是指向函數(shù)的指針,該函數(shù)返回一個指向數(shù)組的指針，此數(shù)組有10個int*型的元素。
對此我不再多舉例了，下面給出一些聲明，有興趣的朋友可以試著分析一下，答案我會在下一講中給出：
1．int *( *( *a[5]) ( ) ) ( );
2．void * (*b) ( char, int (*) ( ) );
3．float ( *(*c[10]) (int*) ) [5];
4．int ( *(*d)[2][3] ) [4][5];
5．int (*(*(*e) ( int* ))[15]) (int*);
6．int ( *(*f[4][5][6]) (int*) ) [10];
7．int *(*(*(*g)( ))[10]) ( );
