C++Primer 学习(函数部分 七)函数指针

今天学习的是函数指针部分,本部分主要从以下几个知识点:

  • 1.函数指针

  • 2.使用函数指针

  • 3.重载函数的指针

  • 4.函数指针形参

  • 5.返回指向函数的指针

  • 6.将auto 和 decltype用于函数指针类型

1.函数指针

函数指针指向的是函数而非对象。和其他指针一样,函数指针指向某种特定类型。函数的类型由它的返回类型和形参类型共同决定,与函数名无关。

例如:

//比较两个string对象的长度
bool lengthCompare (const string &, const string &);

该函数的类型是bool (const string&, const string**&)。要想声明一个可以指向该函数的指针,只需要用指针替换函数名即可:**

// pf指向一个函数,该函数的参数是两个const string的引用,返回值是bool类型
bool (*pf) (const string &, const string &) ; // 未初始化

从我们声明的名字开始分析,可以看到:

pf前面有个*,因此pf是指针;右侧是形参列表,表示pf指向的是函数:再观察左侧,发现函数的返回类型是布尔值。因此,pf就是一个指向函数的指针,其中该函数的参数是两个const string的引用,返回值是bool类型。

注意:
*pf两端的括号必不可少。如果不写这对括号,则pf是一个返回值为bool指针的函数:

//声明一个名为pf的函数,该函数返回bool*
bool *pf (const string &, const string &);

2. 使用函数指针

当我们把函数名作为一个值使用时,该函数自动地转换成指针。例如,按照如下形式我们可以将lengthCompare的地址赋给pf:

pf = lengthCompare;// pf指向名为lengthCompare 的函数
pf = &lengthCompare;//等价的赋值语句:取地址符是可选的

此外,我们还能直接使用指向函数的指针调用该函数,无须提前解引用指针:

bool bl = pf ("hello", "goodbye");//调用lengthCompare函数
bool b2 = (*pf) ("hello", "goodbye"); //一个等价的调用
bool b3 lengthCompare ("hello", "goodbye"); //另一个等价的调用

在指向不同函数类型的指针间不存在转换规则。但是和往常一样,我们可以为函数指针赋一个nullptr或者值为0的整型常量表达式,表示该指针没有指向任何一个函数:

string::size_type sumLength (const string&, const string&);
bool cstringCompare (const char*, const char*);
pf =0 ;  //正确: pf不指向任何函数
pf = sumLength;//错误:返回类型不匹配

3.重载函数的指针

当我们使用重载函数时,上下文必须清晰地界定到底应该选用哪个函数。如果定义了指向重载函数的指针

void ff (int*);
void ff (unsigned int);
void (*pfl) (unsigned int) = ff; // pfl指向 ff (unsigned)

编译器通过指针类型决定选用哪个函数,指针类型必须与重载函数中的某一个精确匹配。

void (*pf2) (int) = ff;//错误:没有任何一个ff与该形参列表匹配
double (*pf3) (int*)= ff; //错误: ff和pf3的返回类型不匹配

4.函数指针形参

和数组类似,虽然不能定义函数类型的形参,但是形参可以是指向函数的指针。此时,形参看起来是函数类型,实际上却是当成指针使用:

//第三个形参是函数类型,它会自动地转换成指向函数的指针
void useBigger (const string &Sl, const string &S2,bool pf (const string &, const string &));
//等价的声明:显式地将形参定义成指向函数的指针
void useBigger (const string &Sl, const string &s2,bool (*pf) (const string &, const string &));

我们可以直接把函数作为实参使用,此时它会自动转换成指针,例如:

// 自动将函数lengthCompare转换成指向该函数的指针
useBigger (sl, s2, lengthCompare);

正如useBigger的声明语句所示,直接使用函数指针类型显得冗长而烦琐。类型别名和decltype能让我们简化使用了函数指针的代码,例如:

// Func 和Func2是函数类型
typedef bool Func (const string&, const string&);
typedef decltype (lengthCompare) Func2;//等价的类型
// FuncP 和FuncP2是指向函数的指针
typedef bool (*FuncP) (const string&, const string&);
typedef decltype (lengthCompare)*FuncP2; // 等价的类型

我们使用typedef定义自己的类型。Func和Func2是函数类型,而FuncP和FuncP2是指针类型。

**需要注意的是:**decltype返回函数类型,此时不会将函数类型自动转换成指针类型。因为decltype的结果是函数类型,所以只有在结果前面加上*才能得到指针。

可以使用如下的形式重新声明useBigger:

// useBigger的等价声明,其中使用了类型别名
void useBigger (const string&, const string&, Func);
void useBigger (const string&, const string&, FuncP2) ;

这两个声明语句声明的是同一个函数,在第一条语句中,编译器自动地将Func表示的函数类型转换成指针。

5.返回指向函数的指针

和数组类似,虽然不能返回一个函数,但是能返回指向函数类型的指针。然而,我们必须把返回类型写成指针形式,编译器不会自动地将函数返回类型当成对应的指针类型处理。

与往常一样,,要想声明一个返回函数指针的函,最简单的办法是使用类型别名:

using F = int (int*, int) ;// F是函数类型,不是指针
using PF = int (*)(int*, int); // PF是指针类型

其中我们使用类型别名将F定义成函数类型,将PF定义成指向函数类型的指针。

**必须时刻注意的是:和函数类型的形参不一样,返回类型不会自动地转换成指针。**我们必须显式地将返回类型指定为指针,例如:

PF fl (int);//正确: PF是指向函数的指针, f1返回指向函数的指针
F fl(int);//错误: F是函数类型, f1不能返回一个函数
F *fl (int);//正确:显式地指定返回类型是指向函数的指针

当然,我们也能用下面的形式直接声明f1:

int (*fl (int))(int*, int);

按照由内向外的顺序阅读这条声明语句:我们看到f1有形参列表,所以f1是个函数;f1前面有*,所以f1返回一个指针;进一步观察发现,指针的类型本身也包含形参列表,因此指针指向函数,该函数的返回类型是int。

6.将auto 和 decltype用于函数指针类型

如果我们明确知道返回的函数是哪一个,就能使用decltype简化书写函数指针返回类型的过程。例如假定有两个函数,它们的返回类型都是string::size_type,并且各有两个const string&类型的形参,此时我们可以编写第三个函数,它接受一个string类型的参数,返回一个指针,该指针指向前两个函数中的一个:

string: :size type sumLength (const string&, const string&);
string: :size_type largerLength (const string&, const string&);
//根据其形参的取值,getFcn函数返回指向 sumLength或者largerLength的指针
decltype (sumLength) *getFcn (const string &);

声明getFcn唯一需要注意的地方是,牢记当我们将decltype作用于某个函数时,它返回函数类型而非指针类型。因此,我们显式地加上*以表明我们需要返回指针,而非函数本身。

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