C语言函数指针的六个高级应用场景

2万 · 2023-9-15 15:20

本帖最后由两只袜子于 2023-9-15 15:24 编辑

函数指针是一种非常强大的编程工具，它可以让我们以更加灵活的方式编写程序。在本文中，我们将介绍 6 个函数指针的高级应用场景，并贴出相应的代码案例和解释。

回调函数

回调函数是指在某个事件发生时被调用的函数。通常，回调函数是在某个库函数或框架函数中注册的，当某个条件满足时，库函数或框架函数会调用回调函数来执行相应的操作。以下是一个示例：

#include <stdio.h>

void handle_event(int event_type, void (*callback)(void))

{

printf("event %d occurred\n", event_type);

if (callback)

{

callback();
}
}

void callback_function()

{

printf("callback function called\n");
}

int main()

{

handle_event(1, callback_function);
handle_event(2, NULL);
return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个 handle_event 函数，它接受两个参数：一个事件类型和一个函数指针。如果函数指针不为空，则会调用指定的函数。

在 main 函数中，我们分别调用 handle_event 函数来触发两个事件，其中第一个事件注册了一个回调函数 callback_function，第二个事件没有注册回调函数。

函数参数化

函数参数化是指通过函数指针将函数的某些行为参数化。这样，我们可以在调用函数时动态地指定函数的行为。以下是一个示例：

#include <stdio.h>

void process_array(int *array, size_t size, int (*process)(int))

{
for (size_t i = 0; i < size; i++)

{
array = process(array);
}
}

int increment(int n)

{
return n + 1;
}

int main()

{
int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};
size_t size = sizeof(array) / sizeof(int);
process_array(array, size, increment);
for (size_t i = 0; i < size; i++)

{
printf("%d ", array);
}
printf("\n");
return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个 process_array 函数，它接受三个参数：一个整型数组、数组大小和一个函数指针。函数指针指向一个函数，该函数接受一个整型参数并返回一个整型结果。

在 process_array 函数中，我们将数组中的每个元素传递给指定的函数，然后将函数的返回值存储回原数组中。

在 main 函数中，我们定义了一个 increment 函数，它将传入的整数加 1。然后，我们调用 process_array 函数来处理整型数组，并打印出结果。

2万 · 2023-9-15 15:24

排序算法

排序算法是函数指针的另一个常见应用场景。通过传递不同的比较函数，我们可以在不同的排序算法中重用相同的代码。以下是一个示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef int (*compare_func_t)(const void *, const void *);

void sort(int *array, size_t size, compare_func_t compare_func)

{
qsort(array, size, sizeof(int), compare_func);
}

int compare_int(const void *a, const void *b)

{
return (*(int*)a - *(int*)b);
}

int compare_reverse_int(const void *a, const void *b)

{
return (*(int*)b - *(int*)a);
}

int main()

{
int array[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};
size_t size = sizeof(array) / sizeof(int);
sort(array, size, compare_int);
for (size_t i = 0; i < size; i++)

{
      printf("%d ", array[i]);
}
printf("\n");
sort(array, size, compare_reverse_int);
for (size_t i = 0; i < size; i++)

{
      printf("%d ", array[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个 sort 函数，它接受三个参数：一个整型数组、数组大小和一个比较函数指针。

比较函数指针指向一个函数，该函数接受两个指向常量 void 类型的指针，并返回一个整型结果。

在 sort 函数中，我们使用标准库函数 qsort 来对整型数组进行排序，其中比较函数指针由调用者传递。

在 main 函数中，我们定义了两个比较函数 compare_int 和 compare_reverse_int，分别用于升序和降序排序。然后，我们调用 sort 函数来对整型数组进行排序，并打印出结果。

函数指针数组

函数指针数组是指一个数组，其中的每个元素都是一个函数指针。这种数组可以用于实现一个分派表，根据输入参数的不同，动态地调用不同的函数。以下是一个示例：

#include <stdio.h>

void add(int a, int b)

{
printf("%d + %d = %d\n", a, b, a + b);
}

void subtract(int a, int b)

{
printf("%d - %d = %d\n", a, b, a - b);
}

void multiply(int a, int b)

{
printf("%d * %d = %d\n", a, b, a * b);
}

void divide(int a, int b)

{
if (b == 0)

{
      printf("cannot divide by zero\n");
}

else

{
      printf("%d / %d = %d\n", a, b, a / b);
}
}

typedef void (*operation_func_t)(int, int);

int main()

{
operation_func_t operations[] = {add, subtract, multiply, divide};
size_t num_operations = sizeof(operations) / sizeof(operation_func_t);
int a = 10, b = 5;
for (size_t i = 0; i < num_operations;i++)
{
operations[i](a,b);
}
return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了四个函数 add、subtract、multiply 和 divide，分别对两个整数进行加、减、乘和除操作。

然后，我们定义了一个函数指针类型 operation_func_t，它指向一个接受两个整型参数并没有返回值的函数。

接着，我们定义了一个函数指针数组 operations，其中的每个元素都是一个 operation_func_t 类型的函数指针，分别指向 add、subtract、multiply 和 divide 函数。

在 main 函数中，我们使用 for 循环遍历 operations 数组，并依次调用每个函数指针所指向的函数。在每次调用函数之前，我们可以根据需要设置 a 和 b 的值。这样，我们就可以动态地选择要执行的操作。

2万 · 2023-9-15 15:25

函数指针与回溯法

回溯法是一种求解一些组合优化问题的算法，它通常使用递归来实现。函数指针可以用于实现回溯法算法的一些关键部分。

以下是一个使用回溯法来计算排列的示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef void (*callback_func_t)(const int *, size_t);

void swap(int *a, int *b)

{
int tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}

void permute(int *nums, size_t len, size_t depth, callback_func_t callback) {
if (depth == len)

{
      callback(nums, len);
      return;
}
for (size_t i = depth; i < len; i++)

{
      swap(&nums[depth], &nums[i]);
      permute(nums, len, depth + 1, callback);
      swap(&nums[depth], &nums[i]);
}
}

void print_array(const int *arr, size_t len)
{
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
   printf("%d ", arr[i]); }
   printf("\n");
  }
}

int main()
{
  int nums[] = {1, 2, 3};
  permute(nums, sizeof(nums) / sizeof(int), 0, print_array);
  return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个函数 permute，用于计算给定数组的排列。

在 permute 函数中，我们使用递归来生成所有可能的排列，并使用函数指针 callback 来指定每当我们生成一个排列时应该调用的函数。

在本例中，我们将 print_array 函数作为回调函数传递给了 permute 函数。这意味着每当 permute 函数生成一个排列时，它都会调用 print_array 函数来打印这个排列。

在 main 函数中，我们定义了一个包含三个整数的数组 nums，并使用 permute 函数来计算这个数组的所有排列。在每次生成一个排列时，permute 函数都会调用 print_array 函数来打印这个排列。

函数指针与多态

多态是面向对象编程中的一个重要概念，它允许我们在不知道对象类型的情况下调用相应的函数。虽然 C 语言不是面向对象编程语言，但我们仍然可以使用函数指针来实现多态。

以下是一个使用函数指针实现多态的示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct shape

{
void (*draw)(struct shape *);
} shape_t;

typedef struct circle

{
shape_t shape;
int x;
int y;
int r;
} circle_t;

typedef struct rectangle

{
shape_t shape;
int x;
int y;
int w;
int h;
} rectangle_t;

void circle_draw(shape_t *shape)

{
circle_t *circle = (circle_t *)shape;
printf("Drawing a circle at (%d, %d) with radius %d.\n", circle->x, circle->y, circle->r);
}

void rectangle_draw(shape_t *shape)

{
rectangle_t *rectangle = (rectangle_t *)shape;
printf("Drawing a rectangle at (%d, %d) with width %d and height %d.\n", rectangle->x, rectangle->y, rectangle->w, rectangle->h);
}

int main()

{
circle_t circle =

{
      .shape = {circle_draw},
      .x = 10,
      .y = 20,
      .r = 5,
};
rectangle_t rectangle =

{
      .shape = {rectangle_draw},
      .x = 30,
      .y = 40,
      .w = 15,
      .h = 20,
};
shape_t *shapes[] = {(shape_t *)&circle, (shape_t *)&rectangle};
for (size_t i = 0; i < sizeof(shapes) / sizeof(shape_t *); i++)

{
      shapes[i]->draw(shapes[i]);
   }
   return 0;
  }

在上面的代码中，我们定义了一个 shape 结构体，它有一个函数指针 draw，用于绘制该形状。

我们还定义了两个形状：circle 和 rectangle，它们分别包含它们自己的属性和一个指向 shape 结构体的指针。每个形状都定义了自己的 draw 函数，用于绘制该形状。

在 main 函数中，我们定义了一个 shape_t 类型的数组，其中包含一个 circle 和一个 rectangle。我们使用一个循环来遍历这个数组，并使用每个形状的 draw 函数来绘制该形状。

注意，尽管 shapes 数组中的元素类型为 shape_t *，但我们仍然可以调用每个元素的 draw 函数，因为 circle 和 rectangle 都是从 shape_t 派生出来的，它们都包含一个 draw 函数指针。

这个例子演示了如何使用函数指针来实现多态。尽管 C 语言不支持面向对象编程，但我们可以使用结构体和函数指针来实现类似的概念。

总结

函数指针是一种强大的工具，可以用于实现许多不同的编程模式和算法。

在本文中，我们介绍了函数指针的基本概念和语法，并提供了一些高级应用场景的代码示例，包括回调函数、函数指针数组、函数指针作为参数、函数指针与递归、函数指针与多态等。

使用函数指针可以帮助我们编写更加灵活和通用的代码，并提高代码的可重用性和可扩展性。

只看该作者 · 2023-9-18 12:24

其实无论是对于函数还是数据最终都是指向的一个地址或叫做寄存器

只看该作者 · 2023-9-21 19:11

回调函数是指在某个事件发生时被调用的函数，其实就是函数的固定指向

只看该作者 · 2023-9-22 13:28

process_array 函数，它接受三个参数：一个整型数组、数组大小和一个函数指针。