编辑“︁C 语言函数指针”︁

{{Note|本教程假设读者已掌握基础C语言知识（变量、函数、指针基础），若需复习请先学习[[C语言指针基础]]章节}}

= 函数指针（Function Pointers）概念 =
'''函数指针'''是指向函数的指针变量，它存储的是函数的入口地址而非数据。在C语言中，函数名本身就是指向该函数代码的指针。

== 核心特性 ==
* 允许运行时动态选择调用的函数
* 可作为参数传递给其他函数（回调机制）
* 能存储在数组中形成"函数表"
* 类型安全性：必须匹配返回类型和参数列表

<mermaid>
graph LR
    A[普通指针] -->|指向| B[数据地址]
    C[函数指针] -->|指向| D[可执行代码]
</mermaid>

= 基本语法 =
== 声明格式 ==
<pre>
返回类型 (*指针变量名)(参数列表);
</pre>

'''示例声明对比'''：
{| class="wikitable"
|-
! 类型 !! 示例
|-
| 普通函数 | <code>int func(int x);</code>
|-
| 函数指针 | <code>int (*funcPtr)(int);</code>
|}

== 初始化与调用 ==
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

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

int main() {
    // 声明并初始化函数指针
    int (*operation)(int, int) = &add;  // &可选
    
    // 通过指针调用函数
    int result = operation(3, 5);
    printf("3 + 5 = %d\n", result);  // 输出: 3 + 5 = 8
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

= 高级应用 =
== 回调函数（Callback）==
函数指针最常见的用途是实现回调机制：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

// 回调函数类型定义
typedef void (*Callback)(int);

void processArray(int arr[], int size, Callback cb) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        cb(arr[i]);  // 对每个元素调用回调
    }
}

void printElement(int x) {
    printf("%d ", x);
}

void squareElement(int x) {
    printf("%d ", x * x);
}

int main() {
    int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    printf("Original: ");
    processArray(nums, 5, printElement);
    
    printf("\nSquared: ");
    processArray(nums, 5, squareElement);
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出'''：
<pre>
Original: 1 2 3 4 5 
Squared: 1 4 9 16 25
</pre>

== 函数指针数组 ==
可创建函数指针数组实现状态机或命令模式：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

typedef void (*Command)();

void start() { printf("Starting system...\n"); }
void stop() { printf("Stopping system...\n"); }
void reboot() { printf("Rebooting...\n"); }

int main() {
    Command commands[] = {start, stop, reboot};
    int choice;
    
    printf("Menu:\n1. Start\n2. Stop\n3. Reboot\n> ");
    scanf("%d", &choice);
    
    if (choice >= 1 && choice <= 3) {
        commands[choice - 1]();  // 数组索引从0开始
    }
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

= 复杂类型解析 =
使用<code>typedef</code>简化复杂声明：

<syntaxhighlight lang="c">
// 普通声明
int (*complexPtr)(int (*)(int), int);

// 使用typedef简化
typedef int (*UnaryOp)(int);
typedef int (*BinaryOp)(UnaryOp, int);

BinaryOp simplerPtr;  // 等同于complexPtr
</syntaxhighlight>

= 真实案例：qsort函数 =
C标准库中的<code>qsort</code>是函数指针的经典应用：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 比较函数
int compareInt(const void *a, const void *b) {
    return (*(int*)a - *(int*)b);
}

int main() {
    int arr[] = {5, 2, 8, 1, 4};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    
    qsort(arr, n, sizeof(int), compareInt);
    
    for (int i = 0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);  // 输出: 1 2 4 5 8
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

= 数学表示 =
函数指针类型可以表示为：
<math>
F : T_1 \times T_2 \times \dots \times T_n \rightarrow R
</math>
其中：
* <math>T_i</math> 是第i个参数类型
* <math>R</math> 是返回类型

= 常见问题 =
{{Warning|1=函数指针易错点}}
* '''类型不匹配'''：参数列表或返回类型不一致
* '''NULL指针调用'''：未初始化就调用
* '''错误转换'''：强制类型转换可能导致未定义行为

= 性能考量 =
* 现代CPU对函数指针调用有良好优化
* 比switch-case更高效的条件分支实现方式
* 间接调用可能影响内联优化

= 扩展阅读 =
* [[C语言多态实现]]
* [[动态链接库(DLL)原理]]
* [[面向对象C编程]]

[[Category:编程语言]]
[[Category:C]]
[[Category:C 语言指针]]