關於C/C++函數指針聲明的理解

【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，作爲備用參考文檔。

【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)();

這是當計算機啓動時，硬件將調用首地址爲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“不寒而慄”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的類型爲浮點型。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是一個返回值爲浮點類型的函數，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。因爲()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爲指向浮點數的指針。同理，可以得出h是一個函數指針，h所指向函數的返回值爲浮點類型。

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，再將剩餘的部分用一個括號整個“封裝”起來即可。例如：

float (*h)();

表示h是一個指向返回值爲浮點類型的函數的指針，因此，

(float (*)())

表示一個“指向返回值爲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)();

因爲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，因爲函數運算符()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，因爲運算符*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爲函數被調用。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爲:“指向返回值爲void類型的函數的指針”。
如果fp是一個指向返回值爲void類型的函數的指針，那麼(*fp)()的值爲void，fp的聲明如下：

viod (*fp)();

因此，將常數0轉型爲“指向返回值爲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，不妨命名爲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);

因爲signal函數的返回值類型與sfp的返回值類型一樣，上式也就聲明瞭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，我們還需要進一步瞭解如何聲明它們。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（爲函數指針類型）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，最後返回值爲void類型。因此，signal函數的返回值是一個指向返回值爲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。

參考文章：http://www.cnblogs.com/iuices/archive/2011/11/21/2257710.html     

Allen

2013-08-23