函数指针是 C 语言中一种非常重要的概念，它允许程序员将函数作为参数传递给其他函数，或者将函数作为返回值返回给调用者。在本文中，我们将深入探讨 C 语言中的函数指针，包括其定义、用法和示例。
1 函数指针的定义
在 C 语言中，函数指针是指向函数的指针变量。它与指向其他数据类型的指针类似，但是它指向的是一个函数，而不是一个变量。函数指针的定义方式如下：
return_type (*function_name)(parameter_list);
其中
return_type表示函数的返回值类型function_name是指针变量的名称parameter_list是函数参数列表。
例如，下面的代码定义了一个函数指针 pfunc，指向一个返回值为 int，参数为 int 和 char 的函数：
int (*pfunc)(int, char);
2 函数指针的用法
函数指针可以用来实现回调函数和动态函数调用等功能。下面是一些常见的用法：
2.1 回调函数
回调函数是一种常见的编程技巧，它允许将一个函数作为参数传递给另一个函数，在某个事件发生时调用该函数。例如，我们可以定义一个 qsort 函数来对数组进行排序，它接受一个函数指针作为参数，用于比较两个元素的大小。
void qsort(void *base,
size_t nitems,
size_t size,
int (*compar)(const void *, const void *)
);
其中，compar 参数就是一个函数指针，用于比较两个元素的大小。
2.2 动态函数调用
函数指针可以用于动态地调用函数，这在编写插件和动态库等程序中非常有用。例如，我们可以使用函数指针来实现一个简单的插件系统，允许在运行时加载并调用插件中的函数。
2.3 函数指针作为返回值
函数指针也可以作为函数的返回值，这在某些场合下非常有用。
例如，我们可以定义一个函数 get_operation，它接受一个操作符作为参数，返回一个函数指针，该函数指针可以执行相应的操作。
int (*get_operation(char op))(int, int) {
if (op == '+') {
return add;
} else if (op == '-') {
return sub;
} else if (op == '*') {
return mul;
} else if (op == '/') {
return div;
} else {
return NULL;
}
}
看一个经典的 signal 函数原型:
void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);
该函数接受两个参数：一个整数 sig 表示要处理的信号，以及一个指向函数的指针 func，该函数将处理信号 sig。
函数的返回类型是一个指向函数的指针，指向的函数接受一个整数参数并返回 void 类型。
因此，该函数可以被解释为：
-
signal是一个函数，它接受两个参数：sig：整数类型，表示要处理的信号func：指向函数的指针，该函数将处理信号sig
-
signal函数返回一个指向函数的指针，该函数接受一个整数参数并返回void类型，该函数将作为处理信号sig的处理程序。
3 函数指针的示例
3.1 示例 1
下面是一个使用函数指针的简单示例，它实现了一个求和函数 sum 和一个求积函数 ``prod`，并且允许用户选择要执行哪个函数：
#include <stdio.h>
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
int prod(int a, int b) {
return a * b;
}
int main() {
int a = 10, b = 20;
int choice;
printf("Enter your choice:\n");
printf("1. Sum\n");
printf("2. Product\n");
scanf("%d", &choice);
int (*pfunc)(int, int);
if (choice == 1) {
pfunc = sum;
} else if (choice == 2) {
pfunc = prod;
} else {
printf("Invalid choice\n");
return 1;
}
printf("Result: %d\n", pfunc(a, b));
return 0;
}
在上面的示例中，我们首先定义了两个函数 sum 和 prod，它们分别计算两个整数的和和积。然后，我们在 main 函数中提示用户选择要执行哪个函数，然后根据用户的选择将函数指针 pfunc 指向相应的函数。最后，我们调用 pfunc 执行所选的函数，并输出结果。
在运行程序时，输出如下：
Enter your choice:
1. Sum
2. Product
2
Result: 200
这表明我们成功地使用函数指针执行了求积函数，并得到了正确的结果。
3.2 示例 2
以下是一个示例，定义了一个名为 get_function 的函数，该函数根据传入的参数返回不同的函数指针：
#include <stdio.h>
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
int subtract(int a, int b) {
return a - b;
}
int (*get_function(int choice))(int, int) {
if (choice == 1) {
return add;
} else if (choice == 2) {
return subtract;
} else {
return NULL;
}
}
int main() {
int a = 10, b = 20;
int choice;
printf("Enter your choice:\n");
printf("1. Add\n");
printf("2. Subtract\n");
scanf("%d", &choice);
int (*pfunc)(int, int);
pfunc = get_function(choice);
if (pfunc == NULL) {
printf("Invalid choice\n");
return 1;
}
printf("Result: %d\n", pfunc(a, b));
return 0;
}
在上面的示例中，我们定义了两个函数 add 和 subtract，它们分别计算两个整数的和和差。然后，我们定义了一个名为 get_function 的函数，该函数根据传入的参数返回不同的函数指针。最后，在 main 函数中，我们使用用户的输入调用 get_function 函数，将返回的函数指针存储在 pfunc 变量中，并使用它来调用所选的函数，并输出结果。
在运行程序时，输出如下：
Enter your choice:
1. Add
2. Subtract
2
Result: -10
这表明我们成功地使用了返回函数指针的函数，并且成功调用了所选的函数。
4 总结
本文介绍了 C 语言中函数指针的定义、用法和示例。函数指针是一种强大的编程工具，可以实现回调函数、动态函数调用等功能，并且可以作为函数的返回值。掌握函数指针的使用方法，可以使我们的程序更加灵活、高效。
