В лекции рассматриваются определение указателя на функцию, способы объявления, адресуемость и обращение к функции через указатель, передачу фактических параметров указателю на функцию, использование указателя на функцию в качестве параметра функции.
Цель лекции: изучить указатели на функции и методы передачи функций как параметров, научиться использовать указатели на функции в программных кодах на языке C++.
Функции, как и элементы данных, имеют адреса. Адресом функции является адрес памяти, с которого начинается машинный код функции.
Для того, чтобы использовать в программе указатель на функцию, необходимо выполнить следующие действия:
· принять адрес функции;
· объявить указатель на функцию;
· использовать указатель на функцию для вызова этой функции.
Каждая функция характеризуется типом возвращаемого значения, именем и списком типов ее параметров. Если имя функции использовать без последующих скобок и параметров, то оно будет выступать в качестве указателя на эту функцию, и его значение будет определяться как адрес размещения функции в памяти (первый байт). Это значение можно будет присвоить другому указателю. Тогда этот новый указатель можно будет использовать для вызова функции. Указатель на функцию как переменная вводится отдельно от определения и объявления (прототипа) какой-либо функции.
Указатель на функцию – переменная, которая содержит адрес некоторой функции. Соответственно, косвенное обращение по этому указателю представляет собой вызов функции.
где тип_функции – определяет тип возвращаемого функцией значения;
имя_указателя – идентификатор;
спецификация_параметров – определяет состав и типы параметров функции.
Например:
int (*pf)(); // без контроля параметров вызова
int (*pf)(void); // без параметров, с контролем по прототипу
int (*pf)(int, char*); // с контролем по прототипу
В соответствии с принципом контекстного определения типа данных эту конструкцию следует понимать так: pf – переменная, при косвенном обращении к которой вызывается функция с соответствующим прототипом, например int_F(int, char*), то есть pf содержит адрес функции или указатель на функцию. Следует обратить внимание на то, что в определении указателя присутствует прототип – указатель ссылается не на произвольную функцию, а только на одну из функций с заданной схемой формальных параметров и результата.
В определении указателя количество и тип параметров должны совпадать с соответствующими типами в определении функции, на которую ставится указатель.
Например,
int (*func1Prt)(char);
задает определение указателя func1Prt на функцию с параметром типа char, возвращающую значение типа int.
Важнейшим элементом в определении указателя на функцию являются круглые скобки. Так следующий фрагмент:
int *func(char);
это не определение указателя, а объявление (прототип) функции c именем func и параметром типа char, возвращающей значение указателя типа int *. В этом случае указатель указывает на значение функции.
Если же выполнить объявление:
char *(*func2Prt)(char *,int);
то определение указателя func2Prt на функцию с параметрами типа указатель на char и типа int, возвращающую значение типа указатель на char.
Синтаксис вызова функции с помощью указателя:
(*имя_указателя)(список_фактических_параметров);
значением имя_указателя служит адрес функции, а с помощью операции разыменования * обеспечивается обращение по адресу к этой функции.
Арифметические операции над указателями на функции запрещены.
Указатели на функции в основном используются в следующих случаях.
· Многие библиотечные функции в качестве аргумента получают указатель на функцию. Например, функция сортировки qsort() получает четвертым аргументом указатель на составляемую пользователем функцию сравнения сортируемых элементов.
· Использование указателей на функции в качестве аргументов позволяет разрабатывать универсальные функции, реализующие известные алгоритмы или методы. Например, функции численного решения уравнений, интегрирования и дифференцирования.
· Указатели на функции могут использоваться для косвенного вызова резидентных программ, точка входа в которые записана в известное место памяти, например, по одному из неиспользуемых векторов прерываний.
В определении указателя на функцию тип возвращаемого значения, а также типы, количество, последовательность параметров должны совпадать с соответствующими типами и характеристиками параметров тех функций, адреса которых предполагается присваивать вводимому указателю при инициализации или с помощью оператора присваивания.
Пример 1.
//Определение и использование указателей на функции
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
//Определение и использование указателей на функции
void f1(); //объявление (прототип)функции f1
void f2(); //объявление (прототип)функции f2
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) {
void (*ptr)(); //ptr - указатель на функцию
f2(); //явный вызов функции f2
ptr=f2;//указателю присваивается адрес функции f2
(*ptr)();
//вызов функции f2 по ее адресу с разыменованием указателя
ptr=f1;//указателю присваивается адрес функции f1
(*ptr)();
//вызов функции f1 по ее адресу с разыменованием указателя
ptr(); // вызов функции f1 без разыменованием указателя
system("pause");
return 0;
}
//описание функции f1 и f2
void f1() {
cout << "Выполняется f1\n";
}
void f2() {
cout << "Выполняется f2\n";
}
Пример 2.
//Вариант 1 использования указателя на функцию
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
float plus(float, float); //Объявление (прототип) функции
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
float x=2.1, y=4.89;
float (*func)(float,float);
//определение указателя func на функцию
printf("Сумма равна %.3f\n",plus(x,y));
func=plus;
//указателю присвоить адрес func точки входа в функцию plus
//указателю присвоить адрес точки входа в функцию plus
printf("(Используем указатель на функцию)
Сумма = %.3f\n",func(x,y));
system("pause");
return 0;
}
//Описание функции сложения двух аргументов
float plus(float a, float b) {
return a+b;
}
Указатели на функции как параметры позволяют создавать функции, реализующие тот или иной метод обработки другой функции, которая заранее не определена. Например, можно определить функцию для вычисления определенного интеграла от произвольной функции. Подынтегральная функция может быть передана в функцию вычисления интеграла с помощью параметра-указателя.
Пример 3: Вычислите приближенное значение интегралов с помощью формулы прямоугольников, задав пределы интегрирования [a, b] и число интервалов разбиения (N): и .
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
//Объявление (прототипы) функций:
/*функция rectangle() возвращает значение типа double, ее параметры:*/
/*pf–указатель на функцию с параметром типа double, возвращающую значение double*/
/*a, b – пределы интегрирования, величины типа double*/
double rectangle(double(*pf)(double), double a, double b);
/*функция ratio() возвращает значение типа double, ее параметр типа double*/
double ratio(double x);
/*функция cos4_2() возвращает значение типа double, ее параметр типа double*/
double cos4_2(double v);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
double a,b,c;
printf("\nВведите значения пределов интегрирования:");
и 
.