【前言】
由於最近對函數指針的理解比較模糊,所有又重新學習了一把關於函數指針的知識,參考了很多書籍和網上的文章。現在本人進行一下分享和總結。本文的其實只是整理和總結別人現有的文章,作為備用參考文檔。
【正文】
要理解一個C程序,僅僅理解組成該程序的符號是不夠的。程序員還必須理解這些符號是如何組合成聲明、表達式、語句和程序的。
我們先來看看下面的一個語句:
( *( void(*)())0)();
這是當計算機啟動時,硬件將調用首地址為0位置的子例程。像這樣的表達式恐怕會令每個C/C++程序員的內心都“不寒而栗”吧。然而,完全不用害怕,任何C變量的聲明都是由兩部分組成:類型以及一組類似表達式的聲明符。最簡單的聲明變量,如:
float f , g ;
這個聲明的含義是:當對其求值時,表達式f和g的類型為浮點型。同樣的邏輯也適用於函數和指針類型的聲明,例如:
float ff();
這個聲明的含義是:表達式ff()求值結果是一個浮點數,也就是說,ff是一個返回值為浮點類型的函數,類似地:
float *pf;
這個聲明的含義是*pf是一個浮點數,也就是說,pf是一個指向浮點數的指針。
以上這些形式在聲明中還可以組合起來,就像在表達式中進行組合一樣,因此:
float *g() , (*h)();
表示*g()與(*h)()是浮點表達式。因為()結合優先級高於*,*g()也就是*(g()):g是一個函數,該函數的返回值類型為指向浮點數的指針。同理,可以得出h是一個函數指針,h所指向函數的返回值為浮點類型。
一旦我們知道了如何聲明一個給定類型的變量,那麼該類型的類型轉換符就很容易得到了:只需要把聲明中的變量名和聲明末尾的分號去掉,再將剩余的部分用一個括號整個“封裝”起來即可。例如:
float (*h)();
表示h是一個指向返回值為浮點類型的函數的指針,因此,
(float (*)())
表示一個“指向返回值為浮點類型的函數的指針”的類型轉換符。
那麼,我們現在來看看前面我們提出的表達式:
( *( void(*)())0)();
第一步,假定變量fp是一個函數指針,那麼如何調用fp所指向的函數呢?調用方法如下:
(*fp)();
因為fp是一個函數指針,那麼*fp就是該指針所指向的函數,所以(*fp)()就是調用該函數的方式。表達式(*fp)()中,*fp兩側的括號非常重要,因為函數運算符()的優先級高於單目運算符*。如果*fp兩側沒有括號,那麼*fp()實際上與*(fp())的含義完全一致。現在剩下的問題就只是找到一個恰到的表達式來替換fp。
我們將在分析的第二步來解決這個問題。如果C編譯器能夠理解我們大腦中對於類型的認識,那麼我們可以這樣寫:
(*0)()
上式並不能生效,因為運算符*必須要一個指針來做操作數。而且這個指針還應該是一個函數指針,這樣經運算符*作用後的結果才能作為函數被調用。因此,在上式中必須對0作類型轉換,轉換後的類型可以大致描述為:“指向返回值為void類型的函數的指針”。
如果fp是一個指向返回值為void類型的函數的指針,那麼(*fp)()的值為void,fp的聲明如下:
viod (*fp)();
因此,將常數0轉型為“指向返回值為void的函數的指針”類型,可以這樣寫:
(void (*)())0
因此,我們可以用(void(*)())0來替換fp,從而得到:
( *( void(*)())0)();
當然,我們用typedef來解決這個問題能夠表述更加清晰:
typedef void (*fp)();
(*(fp)0)();
這個問題就可以解決了。
我們再來考慮signal庫函數,一般情況下,程序員並不主動聲明signal函數,而是直接使用頭文件signal.h中的聲明。那麼,在頭文件signal.h中,signal函數是如何聲明的呢?
首先,讓我們從用戶定義的信號處理函數開始考慮,這無疑是最容易解決的。該函數可以定義如下:
void sigfunc(int n){
/* 特定信號處理部分*/
}
函數sigfunc的參數是一個代表特定信號的整數值,此處我們暫時忽略它。上面假設的函數體定義了sigfunc函數,因而sigfunc函數的聲明可以如下:
void sigfunc(int );
現在假定我們希望聲明一個指向sigfunc函數的指針變量,不妨命名為sfp。因而sfp指向sigfunc函數,*sfp就代表sigfunc函數,因此*sfp可以被調用。因此我們可以如下這樣聲明sfp:
void (*sfp)(int);
因為signal函數的返回值類型與sfp的返回值類型一樣,上式也就聲明了signal函數,我們不妨可以如下聲明signal函數:
void (*signal(something))(int);
此處的something代表了signal函數的參數類型,我們還需要進一步了解如何聲明它們。上面聲明可以這樣理解:傳遞適當的參數以調用signal函數,對signal函數返回值(為函數指針類型)解除引用,然後傳遞一個整型參數調用解除引用後所得函數,最後返回值為void類型。因此,signal函數的返回值是一個指向返回值為void類型的函數指針。
那麼,signal函數的參數又是如何呢?signal函數接受兩個參數:一個整型的信號編號,以及一個指向用戶定義的信號處理函數的指針。我們此前一定定義了指向用戶定義的信號處理函數的指針sfp:
void (*sfp)(int);
sfp的類型可以通過將上面的聲明中的sfp去掉而得到,即 void(*)(int)。此外,signal函數的返回值是一個指向調用前的用戶定義信號處理函數的指針,這個指針的類型與sfp指針類型一致。因此我們可以如下聲明signal函數:
void (*signal(int,void(*)(int)))(int);
同樣地,使用typedef可以簡化上面的函數聲明:
typedef void (*HANDLER)(int);
HANDLER signal(int , HANDLER);
OK,對函數指針的理解到此結束。