C语言中函数指针和指针函数的定义及用法

在C/C++中，函数指针和指针函数是两个容易混淆但完全不同的概念。以下是它们的详细对比和学习指南，结合代码示例帮助你彻底掌握。

1. 函数指针（Function Pointer）

本质：一个指向函数的指针变量，用于动态调用函数。
用途：回调函数、策略模式、事件处理等。

语法与示例

// 声明一个函数指针类型（指向返回int，参数为int的函数）
typedef int (*FuncPtr)(int);

// 示例函数
int square(int x) { return x * x; }
int cube(int x) { return x * x * x; }

int main() {
    // 定义函数指针变量并指向函数
    FuncPtr ptr = square;
    printf("Square of 5: %d\n", ptr(5)); // 输出 25

    ptr = cube; // 切换指向的函数
    printf("Cube of 5: %d\n", ptr(5));   // 输出 125

    return 0;
}

关键点

• 声明格式：返回值类型 (*指针名)(参数列表)
• 应用场景：
  回调机制（如qsort的排序比较函数）。
  动态选择算法（如运行时选择加密函数）。

2. 指针函数（Pointer Function）

本质：一个返回指针的函数，本质上仍是函数。
用途：动态内存分配、返回数组/结构体指针等。

语法与示例

// 指针函数：返回int*的函数
int* createArray(int size) {
    int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = i + 1;
    }
    return arr; // 返回动态分配的指针
}

int main() {
    int* array = createArray(5);
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", array[i]); // 输出 1 2 3 4 5
    }
    free(array); // 释放内存
    return 0;
}

关键点

• 声明格式：返回值类型* 函数名(参数列表)

• 注意事项：
  返回的指针需指向合法内存（如堆内存或静态变量）。
  避免返回局部变量的指针（会导致悬垂指针）。

3. 对比总结

特性	函数指针	指针函数
本质	指向函数的指针变量	返回指针的函数
声明示例	int (*ptr)(int)	int* func(int)
内存占用	存储函数地址（通常4/8字节）	函数本身无特殊内存占用
典型用途	回调、动态绑定	返回动态数据结构的指针
危险点	空指针调用导致崩溃	内存泄漏或悬垂指针

4. 进阶应用

函数指针数组

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

int main() {
    int (*ops[2])(int, int) = {add, sub}; // 函数指针数组
    printf("Add: %d\n", ops[0](3, 2));    // 输出 5
    printf("Sub: %d\n", ops[1](3, 2));    // 输出 1
    return 0;
}

复杂声明解析（右左法则）

• 函数指针的指针函数：
  int* (funcPtr)(int) → funcPtr是指针，指向一个返回int的函数。

5. 常见面试题

以下代码的输出是什么？

void foo() { printf("Hello"); }
int main() {
    void (*ptr)() = foo;
    ptr();
    return 0;
}

答案：输出Hello，函数指针调用。

找出错误：

int* badFunc() {
    int x = 10;
    return &x; // 返回局部变量的地址！
}

错误：返回局部变量指针，函数结束后x被销毁，导致悬垂指针。