函数指针与回调函数

只看该作者 · 2022-11-23 22:00

函数指针是指向函数的指针变量。通过函数指针C语言可以实现各种强大的功能与设计方法。而回调函数是函数指针最常见的用途，是C语言的重中之重，也是C语言面试当中的必考知识点和难点。

在我们平时开发STM32或者其它单片机时，我们经常都会用到原厂提供的固件库函数，固件库函数中有非常多回调函数。那么什么是回调函数呢？回调函数是作为参数传递给另一个函数的函数。接受回调作为参数的函数预计会在某个时间点执行它。回调机制允许下层软件层调用上层软件层定义的函数。

应用程序代码和硬件驱动程序之间的交互

硬件驱动程序是一个独立的可重用驱动程序，它不了解上面的层(用户应用程序)。硬件驱动程序提供API函数，允许用户应用程序将函数注册为回调。然后，此回调函数由硬件驱动程序作为执行的一部分进行调用。如果不使用回调，就会被编码为直接调用。这将使硬件驱动程序特定于特定的高级软件级别，并降低其可重用性。回调机制的另一个好处是，在程序执行期间可以动态更改被调用的回调函数。

一、函数指针

函数指针，顾名思义它就是一个指针，只不过它是一个函数指针，所以指向的是一个函数。类比一般的变量指针，指针变量，实质上是一个变量，只不过这个变量存放的是一个地址，在32位单片机中，任何类型的指针变量都存放的是一个大小为4字节的地址。

int a; < = > void cal_sum(void);int * p; < = > void (*func_ptr)(void);p=&a; < = > func_ptr= &cal_sum;

左边走义变量a，右边定义函数cal_sum;

左边定义int指针，右边定义func_ptr;

左边赋值指针，右边赋值函数指针;

可能这样大家还是不太清楚，我是搞嵌入式单片机的，有本事你在Keil中给我举一个例子啊？

可以啊，没问题，请看！

#include "sys.h"#include "led.h"#include "delay.h"#include "usart.h"uint8_t cal_sum(uint8_t a, uint8_t b){ return a + b;}int main(void){ delay_init(); uart_init(9600); uint8_t a = 10; uint8_t b = 8; /*定义一个函数指针*/ uint8_t (*func_ptr)(uint8_t, uint8_t); /*将函数名赋值给函数指针*/ func_ptr = cal_sum; printf("cal_sum_address =0x%p\r\n", cal_sum); printf("func_ptr_address =0x%p\r\n", func_ptr); printf("%d + %d = %d\r\n", a, b, cal_sum(a, b)); printf("%d + %d = %d\r\n", a, b, func_ptr(a, b)); while(1) { }}

这样写大家应该很熟悉吧，我首先定义了一个函数指针func_ptr，接着将我写得cal_sum函数赋值给了函数指针func_ptr 。然后分别打印函数cal_sum的地址，函数指针func_ptr的地址，以及使用cal_sum计算出来的值，和函数值指针func_ptr计算出来的值。

那么结果是啥样呢？

可以发现函数指针func_ptr和cal_sum函数的存储的地址以及他们所计算出来的值是一样的。

比如在上面求两个数和的基础上再求两个数的乘积和差，会是啥样的呢？

代码是这样的

#include "sys.h"#include "led.h"#include "delay.h"#include "usart.h"uint8_t cal_sum(uint8_t a, uint8_t b){ return a + b;}uint8_t cal_sub(uint8_t a, uint8_t b){ return a - b;}uint8_t cal_mul(uint8_t a, uint8_t b){ return a * b;}int main(void){ delay_init(); uart_init(9600); uint8_t a = 10; uint8_t b = 8; /*定义一个函数指针*/ uint8_t (*func_ptr)(uint8_t, uint8_t); /*将函数名赋值给函数指针*/ func_ptr = cal_sum; printf("cal_sum_address =0x%p\r\n", cal_sum); printf("func_ptr_address =0x%p\r\n", func_ptr); printf("%d + %d = %d\r\n", a, b, cal_sum(a, b)); printf("%d + %d = %d\r\n\n", a, b, func_ptr(a, b)); /*将函数名赋值给函数指针*/ func_ptr = cal_sub; printf("cal_sub_address =0x%p\r\n", cal_sub); printf("func_ptr_address =0x%p\r\n", func_ptr); printf("%d - %d = %d\r\n", a, b, cal_sub(a, b)); printf("%d - %d = %d\r\n\n", a, b, func_ptr(a, b)); /*将函数名赋值给函数指针*/ func_ptr = cal_mul; printf("cal_mul_address =0x%p\r\n", cal_mul); printf("func_ptr_address =0x%p\r\n", func_ptr); printf("%d * %d = %d\r\n", a, b, cal_mul(a, b)); printf("%d * %d = %d\r\n", a, b, func_ptr(a, b)); while(1) { }}

截个图看的更清楚一点

串口打印结果：

指向函数的指针被称作是函数指针。通过函数指针，我们可以灵活的调用各种形式相同，但是功能不同的函数这样做大大的增加了代码的灵活程度。

1、typedef 函数指针

我们在定义一个函数指针时常常会这样写

uint8_t (*func_ptr)(void);

比较好理解，但是下面这个就不好理解了

typedef uint8_t (*func_ptr) (void);

是不是看着有点懵，因为一般的typedef是这样用的

typedef 原类型别名

用法：

#include<stdio.h>typedef unsigned char uint8_t;typedef unsigned short int uint16_t;typedef uint8_t zhiguoxin;void main() { printf(" \n"); printf(" \n\n"); zhiguoxin a =10; printf("a=%d\n",a); }

使用nodepad++编译一下

然后在keil中试验

那这样是啥意思呢？

typedef uint8_t (*func_ptr) (void);

这里是把定义了一个别名叫(*func_ptr) (void) 的吗，显然不对，其含义是：

上面的例子定义func_ptr是一个函数指针, 函数类型是不带形参, 返回参数是uint8_t。

要定义的类型是uint8_t (*)(void)，没有输入参数，返回值为uint8_t 的函数指针，定义的别名是func_ptr。

在分析这种形式的定义的时候可以这样看：先去掉typedef和别名, 剩下的就是原变量的类型。去掉typedef和func_ptr以后就剩:uint8_t (*)(void)。

2.为啥使用typedef定义函数指针

答：typedef定义的函数指针类型是比较方便和明了的，因为typedef实际上就是定义一个新的数据类型，typedef有这样的一个作用，就可以用它来定义函数指针类型，这个定义的函数指针类型是能够指向返回值是uint8_t的，并且函数的参数是void类型。

这里定义的typedef uint8_t (*func_ptr) (void);;就相当于把uint8_t (*) (void); 定义成了另一个别名 func_ptr了。这个func_ptr就表示了函数指针类型。

注意：这里的uint8_t (*) (void);实际上不存在这样的写法，只是为了方便理解，这样的写法是不允许的，也是错误的！这样的写法并不代表是一个类型！