逍遥自在学C语言 | 指针函数与函数指针

前言

在C语言中，指针函数和函数指针是强大且常用的工具。它们允许我们以更灵活的方式处理函数和数据，进而扩展程序的功能。
本文将介绍指针函数和函数指针的概念，并讲解一些常见的应用示例。
一、人物简介

• 第一位闪亮登场，有请今后会一直教我们C语言的老师 —— 自在。
  

• 第二位上场的是和我们一起学习的小白程序猿 —— 逍遥。
  

二、指针函数

• 指针函数是返回指针的函数，它的声明和定义与普通函数类似，但返回类型是一个指针类型。
  
• 指针函数可以用于返回数组、字符串或动态分配的内存等。
  
• 示例代码
  

1. #include <stdio.h>
3. int* getArray() {
4.     static int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
5.     return arr;
6. }
8. int main() {
9.     int* ptr = getArray();
11.     printf("Array elements: ");
12.     for (int i = 0; i < 5; i++) {
13.         printf("%d ", ptr[i]);
14.     }
16.     return 0;
17. }

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• 在上面的示例中，getArray()函数返回一个指向静态整数数组的指针
  
• 在main()函数中，我们通过指针访问并打印数组的元素
  
• 输出结果
  

1. Array elements: 1 2 3 4 5

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三、函数指针

• 函数指针是指向函数的指针变量。
  
• 通过函数指针，我们可以将函数作为参数传递给其他函数、在运行时动态选择要调用的函数等。
  
• 示例代码
  

1. #include <stdio.h>
3. /* 加法运算 */
4. int add(int a, int b) {
5.     return a + b;
6. }
8. /* 减法运算 */
9. int subtract(int a, int b) {
10.     return a - b;
11. }
13. void calculate(int (*operation)(int, int), int a, int b) {
14.     int result = operation(a, b);
15.     printf("Result: %d\n", result);
16. }
18. int main() {
19.     int x = 10, y = 5;
21.     calculate(add, x, y);
22.     calculate(subtract, x, y);
24.     return 0;
25. }

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• 在上面的示例中，calculate()函数接受一个函数指针参数operation，该参数指向一个具有两个整数参数和整数返回值的函数。
  
• 在main()函数中，我们使用calculate()函数来执行加法和减法运算。
  
• 运行结果
  

1. Result: 15
2. Result: 5

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四、指针函数的应用

指针函数在以下情况下特别有用：

• 动态分配内存：指针函数可以返回动态分配的内存，允许在运行时灵活地分配和释放内存。
  
• 返回数组或字符串：通过指针函数，可以方便地返回数组或字符串，而无需将它们作为函数参数传递或使用全局变量。
  
• 示例代码
  

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <string.h>
5. char* createString() {
6.     char* str = (char*)malloc(sizeof(char) * 10);
7.     strcpy(str, "Hello");
8.     return str;
9. }
11. int main() {
12.     char* ptr = createString();
13.     printf("String: %s\n", ptr);
14.     free(ptr);
16.     return 0;
17. }

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• 在上面的示例中，createString()函数动态分配了一个大小为10的字符数组，并将字符串"Hello"复制到该数组中。
  
• 然后，它返回该数组的指针。在main()函数中，我们打印并释放该字符串。
  

1. String: Hello

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五、函数指针的应用

函数指针具有以下应用场景：

• 回调函数：函数指针可用于实现回调机制，其中一个函数作为参数传递给另一个函数，并在需要时被调用。
  
• 运行时函数选择：函数指针允许根据运行时的条件选择要调用的函数，从而实现动态的程序行为。
  
• 示例代码
  

1. #include <stdio.h>
3. void greet_english() {
4.     printf("Hello!\n");
5. }
7. void greet_spanish() {
8.     printf("Hola!\n");
9. }
11. void greet_french() {
12.     printf("Bonjour!\n");
13. }
15. int main() {
16.     int choice;
18.     // 声明函数指针，并初始化为NULL
19.     void (*greet)() = NULL;
21.     printf("请选择要使用的语言：\n");
22.     printf("1. 英语\n");
23.     printf("2. 西班牙语\n");
24.     printf("3. 法语\n");
25.     printf("\n请输入对应的数字:");
26.     scanf("%d", &choice);
27.         printf("\n");
28.     // 根据用户的选择设置函数指针
29.     if (choice == 1) {
30.         greet = greet_english;
31.     } else if (choice == 2) {
32.         greet = greet_spanish;
33.     } else if (choice == 3) {
34.         greet = greet_french;
35.     } else {
36.         printf("无效的选择！\n");
37.         return 0;
38.     }
40.     // 如果函数指针不为NULL，则调用相应的函数
41.     if (greet != NULL) {
42.         greet();
43.     }
45.     return 0;
46. }

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• 在这个例子中，我们定义了三个不同的打招呼函数：greet_english、greet_spanish和greet_french。
  
• 在main函数中，我们声明了一个函数指针greet，并将其初始化为NULL。
  
• 用户可以选择要使用的语言，然后根据选择将函数指针greet设置为相应的函数地址。
  
• 最后，如果函数指针不为NULL，则调用相应的函数。
  
• 运行结果
  

1. 请选择要使用的语言：
2. 1. 英语
3. 2. 西班牙语
4. 3. 法语
6. 请输入对应的数字:3
8. Bonjour!

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小结

通过这篇文章，我们学会了

1、指针函数的概念
2、函数指针的概念
3、指针函数的应用
4、函数指针的应用

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