函数指针的另一个好用法：在版本之间轻松切换

当您需要在不同的时间或不同的开发阶段使用不同的功能时，它们非常方便。例如，我正在一台有控制台的主机上开发一个应用程序，但该软件的最终版本将放在Avnet ZedBoard（它有显示器和控制台的端口，但最终版本不需要这些端口）上。所以在开发过程中，我将使用printf查看状态和错误消息，但当我完成后，我不希望打印任何内容。以下是我所做的：

版本.h

// First, undefine all macros associated with version.h
#undef DEBUG_VERSION
#undef RELEASE_VERSION
#undef INVALID_VERSION


// Define which version we want to use
#define DEBUG_VERSION       // The current version
// #define RELEASE_VERSION  // To be uncommented when finished debugging

#ifndef __VERSION_H_      /* prevent circular inclusions */
    #define __VERSION_H_  /* by using protection macros */
    void board_init();
    void noprintf(const char *c, ...); // mimic the printf prototype
#endif

// Mimics the printf function prototype. This is what I'll actually 
// use to print stuff to the screen
void (* zprintf)(const char*, ...); 

// If debug version, use printf
#ifdef DEBUG_VERSION
    #include <stdio.h>
#endif

// If both debug and release version, error
#ifdef DEBUG_VERSION
#ifdef RELEASE_VERSION
    #define INVALID_VERSION
#endif
#endif

// If neither debug or release version, error
#ifndef DEBUG_VERSION
#ifndef RELEASE_VERSION
    #define INVALID_VERSION
#endif
#endif

#ifdef INVALID_VERSION
    // Won't allow compilation without a valid version define
    #error "Invalid version definition"
#endif

在版本c中，我将定义版本h中的2个函数原型

版本.c

#include "version.h"

/*****************************************************************************/
/**
* @name board_init
*
* Sets up the application based on the version type defined in version.h.
* Includes allowing or prohibiting printing to STDOUT.
*
* MUST BE CALLED FIRST THING IN MAIN
*
* @return    None
*
*****************************************************************************/
void board_init()
{
    // Assign the print function to the correct function pointer
    #ifdef DEBUG_VERSION
        zprintf = &printf;
    #else
        // Defined below this function
        zprintf = &noprintf;
    #endif
}

/*****************************************************************************/
/**
* @name noprintf
*
* simply returns with no actions performed
*
* @return   None
*
*****************************************************************************/
void noprintf(const char* c, ...)
{
    return;
}

注意函数指针在版本.h中如何原型化为void（*zprintf）（constchar*，…）；当它在应用程序中被引用时，它将在其指向的任何位置开始执行，这一点尚未定义。在版本.c中，注意在board_init（）函数中，zprintf被分配了一个唯一的函数（其函数签名匹配），这取决于版本中定义的版本

运行代码将如下所示：

主程序c

#include "version.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
    // Must run board_init(), which assigns the function
    // pointer to an actual function
    board_init();

    void *ptr = malloc(100); // Allocate 100 bytes of memory
    // malloc returns NULL if unable to allocate the memory.

    if (ptr == NULL)
    {
        zprintf("Unable to allocate memory\n");
        return 1;
    }

    // Other things to do...
    return 0;
}

如果处于调试模式，上述代码将使用printf，如果处于发布模式，则不执行任何操作。这比浏览整个项目并注释或删除代码要容易得多。我所需要做的就是在版本.h中更改版本，其余的都由代码完成！

C中的函数指针可以用于在C中执行面向对象的编程。

例如，以下行用C编写：

String s1 = newString();
s1->set(s1, "hello");

是的，->和缺少新运算符是一个致命的漏洞，但这似乎意味着我们正在将某些String类的文本设置为“hello”。

通过使用函数指针，可以模拟C语言中的方法。

这是如何实现的？

String类实际上是一个带有一组函数指针的结构，用作模拟方法的方法。以下是String类的部分声明：

typedef struct String_Struct* String;

struct String_Struct
{
    char* (*get)(const void* self);
    void (*set)(const void* self, char* value);
    int (*length)(const void* self);
};

char* getString(const void* self);
void setString(const void* self, char* value);
int lengthString(const void* self);

String newString();

可以看出，String类的方法实际上是指向声明函数的函数指针。在准备String实例时，调用newString函数以设置指向其各自函数的函数指针：

String newString()
{
    String self = (String)malloc(sizeof(struct String_Struct));

    self->get = &getString;
    self->set = &setString;
    self->length = &lengthString;

    self->set(self, "");

    return self;
}

例如，通过调用get方法调用的getString函数定义如下：

char* getString(const void* self_obj)
{
    return ((String)self_obj)->internal->value;
}

需要注意的一点是，没有对象实例的概念，也没有方法实际上是对象的一部分，因此每次调用都必须传递一个“self-object”。（内部结构只是一个隐藏结构，它在前面的代码列表中被省略了——这是一种执行信息隐藏的方式，但这与函数指针无关。）

因此，与其能够执行s1->set（“hello”）；，必须传入对象才能对s1->set（s1，“hello”）执行操作。

由于这个小的解释必须传递给你自己一个引用，我们将转到下一部分，这是C语言中的继承。

假设我们要创建String的子类，比如ImmutableString。为了使字符串不可变，set方法将不可访问，同时保持对get和length的访问，并强制“构造函数”接受char*：

typedef struct ImmutableString_Struct* ImmutableString;

struct ImmutableString_Struct
{
    String base;

    char* (*get)(const void* self);
    int (*length)(const void* self);
};

ImmutableString newImmutableString(const char* value);

基本上，对于所有子类，可用的方法都是函数指针。这一次，set方法的声明不存在，因此不能在ImmutableString中调用它。

至于ImmutableString的实现，唯一相关的代码是“构造函数”函数newImmutableString:

ImmutableString newImmutableString(const char* value)
{
    ImmutableString self = (ImmutableString)malloc(sizeof(struct ImmutableString_Struct));

    self->base = newString();

    self->get = self->base->get;
    self->length = self->base->length;

    self->base->set(self->base, (char*)value);

    return self;
}

在实例化ImmutableString时，指向get和length方法的函数指针实际上引用String.get和String.length方法，方法是通过内部存储的String对象的基变量。

使用函数指针可以从超类继承方法。

我们可以进一步研究C。

例如，如果出于某种原因，我们希望将长度方法的行为更改为在ImmutableString类中始终返回0，那么所要做的就是：

添加将用作重写长度方法的函数。转到“构造函数”并将函数指针设置为重写长度方法。

在ImmutableString中添加重写长度方法可以通过添加lengthOverrideMethod来执行：

int lengthOverrideMethod(const void* self)
{
    return 0;
}

然后，构造函数中length方法的函数指针连接到lengthOverrideMethod：

ImmutableString newImmutableString(const char* value)
{
    ImmutableString self = (ImmutableString)malloc(sizeof(struct ImmutableString_Struct));

    self->base = newString();

    self->get = self->base->get;
    self->length = &lengthOverrideMethod;

    self->base->set(self->base, (char*)value);

    return self;
}

现在，长度方法将引用lengthOverrideMethod函数中定义的行为，而不是ImmutableString类中的长度方法与String类具有相同的行为。

我必须补充一句免责声明，我仍在学习如何在C语言中使用面向对象的编程风格进行编写，因此可能有一些点我没有很好地解释，或者在如何在C中最好地实现OOP方面可能是不正确的。但我的目的是试图说明函数指针的多种用途之一。

有关如何在C语言中执行面向对象编程的更多信息，请参阅以下问题：

C语言中的对象定向？你能用C语言编写面向对象的代码吗？

“从头开始”功能具有“开始执行的内存地址”。在汇编语言中，它们被称为（调用“函数的内存地址”）。现在回到C。如果函数有内存地址，那么它们可以由C中的指针操作

1.首先需要声明一个指向函数的指针2.传递所需函数的地址

****注意->函数应为相同类型****

这个简单的计划将说明一切。

#include<stdio.h>
void (*print)() ;//Declare a  Function Pointers
void sayhello();//Declare The Function Whose Address is to be passed
                //The Functions should Be of Same Type
int main()
{
 print=sayhello;//Addressof sayhello is assigned to print
 print();//print Does A call To The Function 
 return 0;
}

void sayhello()
{
 printf("\n Hello World");
}

之后，让我们来看看机器是如何理解它们的。32位体系结构的上述程序的机器指令一瞥。

红色标记区域显示地址如何在eax中交换和存储。然后是eax上的调用指令。eax包含函数所需的地址。

我最喜欢的函数指针用途之一是迭代器-

#include <stdio.h>
#define MAX_COLORS  256

typedef struct {
    char* name;
    int red;
    int green;
    int blue;
} Color;

Color Colors[MAX_COLORS];


void eachColor (void (*fp)(Color *c)) {
    int i;
    for (i=0; i<MAX_COLORS; i++)
        (*fp)(&Colors[i]);
}

void printColor(Color* c) {
    if (c->name)
        printf("%s = %i,%i,%i\n", c->name, c->red, c->green, c->blue);
}

int main() {
    Colors[0].name="red";
    Colors[0].red=255;
    Colors[1].name="blue";
    Colors[1].blue=255;
    Colors[2].name="black";

    eachColor(printColor);
}

指向函数的指针很有用，因为正如《C编程语言》一书所说，C中的函数不是变量。这意味着，

// Say you have add function
int add(int x, int y){
    return x + y;
}

// Say you have another add function
int another_add(int x, int y){
    return y + x;
}


int main(){
    // Although the types of another_add and add are same
    // You can't do
    another_add = add
    
    // You have a compute function that takes a function of int's signature
    int (*compute)(int, int);
   
    // You won't even be able to pass functions to other functions
    // (Although when you do, C is just passing the pointer to that function)
    // So, compute(add) is really compute(&add)
    // But you can create a pointer to functions that are variables
    // you can assign to and/or pass to other functions

    int (*operation)(int, int);
    // Now you can do
    operation = &add;
    // You could also do, the following to do the same thing
    // When a function is passed in right hand side of assignment,
    // C knows that you mean pointer, and you don't need explicit &
    operation = add;
}

同样，数组也不是C中的变量。您可以编写一个与上面类似的示例并进行测试。

C中函数指针的一个主要用途是调用在运行时选择的函数。例如，C运行时库有两个例程，qsort和bsearch，它们获取一个指向函数的指针，该函数被调用来比较正在排序的两个项目；这允许您根据希望使用的任何条件分别对任何内容进行排序或搜索。

一个非常基本的例子是，如果有一个名为print（int x，int y）的函数，反过来可能需要调用一个函数（add（）或sub（），它们是相同类型的），那么我们将做什么，我们将向print（）函数添加一个函数指针参数，如下所示：

#include <stdio.h>

int add()
{
   return (100+10);
}

int sub()
{
   return (100-10);
}

void print(int x, int y, int (*func)())
{
    printf("value is: %d\n", (x+y+(*func)()));
}

int main()
{
    int x=100, y=200;
    print(x,y,add);
    print(x,y,sub);

    return 0;
}

输出为：

值为：410值为：390