C Function Pointer 基礎用法整理

最近在讀 jserv 老師的 Linux 核心設計講座，由於之前比較少寫 C，對 function pointer 只有模糊的概念，從來沒有認真用過，趁這個機會寫個筆記好好整理一下。

之後在學習過程中遇到 function pointer 的應用，也會一併補充到這篇文章中。

function pointer

function pointer 顧名思義就是指向某個 function 的 pointer。有了 function pointer，就可以把 function 當作參數傳入另一個 function，讓程式設計更有彈性，也可以減少大量的 if/else 或 switch case。

先從一個簡單的 function pointer 宣告開始：

int (*myFunc)(int, int);

這是一個基本的 function pointer 宣告，myFunc 是一個指標，指向一個 function：

該 function 接受兩個 int 參數
該 function 回傳 int

假設有個 function 宣告成以下形式：

void parseFunc(float f1, int i1, char c1);

對應的 function pointer 宣告如下：

void (*myFunc)(float, int, char);

解讀：myFunc 是一個指標，指向一個接受 float、int、char 三個參數並回傳 void 的 function。

來驗證看看這個 function pointer 是否真的能呼叫 parseFunc：

#include <stdio.h>

void parseFunc(float f1, int i1, char c1) {
    printf("%f %d %c\n", f1, i1, c1);
}

int main() {
    parseFunc(0.87, 87, 'a');

    void (*myFunc)(float, int, char) = parseFunc;
    myFunc(0.87, 877, 'b');
    return 0;
}

程式執行結果

注意

宣告 function pointer 時需要注意，*myFunc 必須用括號包起來：

void (*myFunc)(float, int, char)

這個括號不能省略，省略之後就不是 function pointer 的宣告了，而是：

void *myFunc(float, int, char);

這樣 myFunc 就不是 function pointer，而是單純宣告了一個回傳 void* 的 function。

Jserv 上課的範例

看完基礎的例子，來試試 jserv 在你所不知道的C語言：指標篇開頭舉出的範例：

試著自己解釋這個宣告的意思：

void **(*d) (int &, char **(*)(char *, char **));

d 是一個 function pointer, 該 function 有兩個 parameters
- 第一個 parameters: a reference to an int
- 第二個 parameters: 同樣也是一個 function pointer
  - 該 function 有兩個 parameters
    - a pointer to a char
    - a pointer to a pointer to a char
  - return a pointer to a pointer to a char
return a pointer to a pointer to void

應用舉例

假設要寫一個 calculate function，它接受三個參數：

a
b
要執行的運算（加減乘除）

傳入 a、b 之後再傳入計算方式，就可以用 function pointer 取代 switch/case，大幅提升可讀性：

我們可以宣告成

int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }
int mul(int a, int b) { return a * b; }
int div(int a, int b) { return a / b; }

int calculate(int a, int b, int (*cal)(int, int));

這樣就可以把實現好的加減乘除 function 當作參數傳入 calculate。

不過 calculate 第三個參數的宣告還是有點囉嗦，可讀性還有改善空間。這時候可以用 typedef 幫常用的 function pointer 宣告取一個簡短的名稱：

typedef int (*calc)(int, int);

int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }
int mul(int a, int b) { return a * b; }
int div(int a, int b) { return a / b; }

int calculate(int a, int b, calc method) 
{
    return method(a, b);
}

這樣在看 calculate 的宣告時，一眼就能知道第三個參數是要傳入指定的運算方法。

完整的程式碼放在 GitHub，把 code 載下來自己跑一次，順便改改看寫法，觀察其中的差異。

function pointer

注意

Jserv 上課的範例

應用舉例

reference