1 函数类型

  • C 语言中的函数有自己特定的类型
  • 函数的类型由返回值,参数类型和参数个数共同决定
    • int add(int i, int j) 的类型为 int (int, int)
  • C 语言中通过 typedef 为函数类型重命名
    • typedef type name(parameter)
  • 例如:
    typedef int f(int, int);
    typedef void p(int);

2 函数指针

  • 函数指针用于指向一个函数
  • 函数名是执行函数体的入口地址
  • 可通过函数类型定义函数指针:FuncType* pointer;
  • 也可以直接定义:type (*pointer)(parameter list);
    • pointer 为函数指针变量名
    • type 为所指函数的返回值类型
    • parameter list 为所指函数的参数类型列表

实例分析:函数指针的使用:

// 36-1.c
#include<stdio.h>
typedef int (FUNC)(int);
int test(int i)
{
    return i * i;
}
void f()
{
    printf("Call f()...\n");
}
int main()
{
    FUNC* pt = test;
    void(*pf)() = &f;
    printf("pf = %p\n", pf);
    printf("f = %p\n", f);
    printf("&f = %p\n", &f);
    pf();
    (*pf)();
    printf("Function pointer call: %d\n", pt(2));
    return 0;
}

分析

  • 第 3 行为一个函数类型重命名,该函数有一个 int 型参数,返回值为 int
  • 第 14 行定义一个函数指针 pt,并指向函数 int test(int i);
  • 第 15 行定义一个函数指针 pf 指向函数 void f();
  • 第 16-18 行,pf 为函数地址,f 为函数地址,&f 也是函数地址;在数组 a[n] 中,a为数组首元素的地址,&a 为整个数组的地址,二者含义不同,但是在函数中 f 和 &f 含义完全相同。所以这三行打印的结果完全相同
  • 第 19 行通过函数指针调用函数,第 20 行,(*pf) 相当于 f,所以 (*pf)() 等同于 f()

运行结果如下:

$ gcc 36-1.c -o 36-1
$ ./36-1
pf = 0x556bf402569a
f = 0x556bf402569a
&f = 0x556bf402569a
Call f()...
Call f()...
Function pointer call: 4

和我们分析的完全一致

面试小问题
如何使用 C 语言直接跳转到某个固定的地址开始执行?

我们将上面代码第 15行改为 void(*pf)() = 0x556bf402569a; 重新编译运行经过本人尝试,在 Ubuntu10 上,和修改之前的代码运行结果完全不样,在 buntu18.06 上,提示段错误 (核心已转储)

所以对于上面的问题,使用 C 语言可以直接跳转刀某个固定的地址开始执行,使用函数指针即可。

3 回调函数

  • 回调函数是利用函数指针实现的一种调用机制
  • 回调函数原理
    • 调用者不知道具体事件发生时需要调用的具体函数
    • 被调函数不知道何时被调用,只知道需要完成的任务
    • 当具体事件发生时,调用者通过函数指针调用具体函数
  • 回调机制中的调用者和被调函数互不依赖
// 36-2.c
#include<stdio.h>
typedef int (*Weapon)(int);
void fight(Weapon wp, int arg)
{
    int result = 0;
    printf("Fight boss!\n");
    result = wp(arg);
    printf("Boss loss: %d!\n", result);
}
int knife(int n)
{
    int res = 0;
    int i = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("Knife attack: %d\n", 1);
        res += 1;
    }
    return res;
}
int sword(int n)
{
    int res = 0;
    int i = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("sword attack: %d\n", 5);
        res += 5;
    }
    return res;
}
int gun(int n)
{
    int res = 0;
    int i = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("gun attack: %d\n", 5);
        res += 5;
    }
    return res;
}
int main()
{
    fight(knife, 3);
    fight(sword, 4);
    fight(gun, 2);
    return 0;
}
$ gcc 36-2.c -o 36-2
skx@ubuntu:~/c$ ./36-2
Fight boss!
Knife attack: 1
Knife attack: 1
Knife attack: 1
Boss loss: 3!
Fight boss!
sword attack: 5
sword attack: 5
sword attack: 5
sword attack: 5
Boss loss: 20!
Fight boss!
gun attack: 5
gun attack: 5
Boss loss: 10!

分析:
函数 void fight(Weapon wp, int arg); 的第一个参数是函数指针,我们并不知道会调用哪一个函数,在调用时通过函数指针调用具体的函数。

4 小结

1、C 语言中的函数都有特定的类型
2、可以使用函数类型定义函数指针
3、函数指针是实现回调机制的关键技术
4、通过函数指针可以在 C 程序中实现固定地址跳转