C语言函数指针实用总结——高阶篇

在C语言的江湖中，函数指针犹如一门深不可测的绝学，掌握它，你将能够游刃有余地处理各种复杂场景。今天，我们将深入探讨函数指针的高级用法，并通过一系列案例，让你领略其无限魅力。本文为高阶篇，适合已经有一定函数指针基础的读者。

一、函数指针深度解析

1. 函数指针数组与指向函数指针数组的指针

在C语言中，不仅可以使用数组存储函数指针，还可以有指向这些数组的指针。

函数指针数组

int (*func_array[10])(int);

指向函数指针数组的指针

int (*(*func_array_ptr)[10])(int);

2. 函数指针作为返回类型

函数可以返回指针，同样地，函数也可以返回函数指针。

int (*func_factory(int param))(int) {
    // 根据param返回不同的函数指针
    if (param > 0) {
        return &positive_func;
    } else {
        return &negative_func;
    }
}

3. 函数指针与qsort

qsort函数是C标准库中的一个排序函数，它使用函数指针来确定元素间的比较规则。

int compare(const void *a, const void *b) {
    // 比较逻辑
}

qsort(array, number_of_elements, size_of_elements, compare);

4. 函数指针与信号处理

在Unix-like系统中，可以使用signal函数为特定信号设置处理函数。

signal(SIGINT, handle_sigint);

二、高阶函数指针应用案例

案例1：函数指针数组实现多态

#include <stdio.h>

typedef void (*func_ptr_t)(void);

void func1(void) {
    printf("Function 1\n");
}

void func2(void) {
    printf("Function 2\n");
}

int main() {
    func_ptr_t func_array[2] = {func1, func2};
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        func_array[i](); // 调用不同的函数
    }
    return 0;
}

案例2：函数指针作为返回类型实现工厂模式

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

int (*get_operation(char op))(int, int) {
    switch (op) {
        case '+': return add;
        case '-': return subtract;
        default: return NULL;
    }
}

int main() {
    int (*operation)(int, int) = get_operation('+');
    if (operation) {
        printf("Result: %d\n", operation(5, 3));
    }
    return 0;
}

案例3：使用函数指针和qsort进行自定义排序

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

int compare_ints(const void *a, const void *b) {
    int arg1 = *(const int *)a;
    int arg2 = *(const int *)b;
    return (arg1 > arg2) - (arg1 < arg2);
}

int main() {
    int array[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
    int size = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
    qsort(array, size, sizeof(int), compare_ints);
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

案例4：使用函数指针处理信号

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

void handle_sigint(int sig) {
    printf("Caught signal %d\n", sig);
}

int main() {
    signal(SIGINT, handle_sigint);
    printf("Press Ctrl+C to generate a signal\n");
    while (1) {
        // 等待信号
    }
    return 0;
}

三、总结

函数指针在C语言中的应用广泛且深远，它不仅让函数调用变得灵活，还为实现多态、工厂模式、自定义排序、信号处理等高级功能提供了可能。通过本文的解析和案例，我们深入探讨了函数指针的高级玩法，希望你在实际编程中能够灵活运用这些技巧，让你的代码更加高效、优雅。