C 语言结构体中的函数指针与 Kotlin 高阶函数的对比

在学习 C 语言的过程中，很多 Java/Kotlin 背景的开发者都会对结构体中出现的“函数指针”感到陌生。特别是当看到如下代码时：

struct Animal {
    void (*speak)(void);
};

void dogSpeak() {
    printf("Woof!\n");
}

int main() {
    struct Animal dog;
    dog.speak = dogSpeak;
    dog.speak();
    return 0;
}

这段代码中，结构体 Animal 中的 speak 并不是一个普通变量，而是一个“函数指针”。它的作用是：指向一个函数，然后在合适的时机调用它。这其实与我们在 Kotlin 中使用高阶函数的目的如出一辙。

一、C 中结构体里的函数指针

函数指针的语法可能略显复杂，但本质很简单：

• void (*speak)(void) 表示一个函数指针，它指向一个没有参数、返回值为 void 的函数。
• 给它赋值时，只需要提供函数名（不加括号）。
• 调用时使用 结构体变量.函数指针() 的方式执行。

函数指针的最大好处是：可以将函数“作为变量”赋值和传递，从而实现类似回调、策略模式等逻辑。

二、Kotlin 中的高阶函数

Kotlin 提供了原生的高阶函数支持，比如下面这个例子：

fun runTwice(block: () -> Unit) {
    block()
    block()
}

fun main() {
    runTwice { println("Hello") }
}

这里，block: () -> Unit 就是一个“函数类型的参数”，你可以将任何匹配这个签名的 lambda 或函数传入它。

Kotlin 的高阶函数与 C 的函数指针的本质是一样的：将函数作为“值”进行传递、赋值和调用。

三、类比与思考

🎯 本质对齐：

✅ C 的函数指针 和 Kotlin 的高阶函数，本质都是“把函数当变量传来传去”，用来实现回调、事件处理、状态切换等逻辑的解耦。

📌 下面我们一一对比一下：

✅ 1. 回调机制 Callback

🧠 C 的函数指针实现回调：

void onDataReceived(void (*callback)(int)) {
    int data = 42;
    callback(data);
}

void printData(int x) {
    printf("Received: %d\n", x);
}

int main() {
    onDataReceived(printData);
}

🧠 Kotlin 的高阶函数实现回调：

fun onDataReceived(callback: (Int) -> Unit) {
    val data = 42
    callback(data)
}

fun main() {
    onDataReceived { println("Received: $it") }
}

📌 一模一样的使用场景，只是 Kotlin 更安全、更语义清晰。

✅ 2. 线程回调 / 异步通知

🧠 C 中常用于线程启动函数传递：

void* thread_func(void* arg) {
    printf("Thread running...\n");
    return NULL;
}

pthread_t t;
pthread_create(&t, NULL, thread_func, NULL);

🧠 Kotlin 用 Thread + Lambda 更优雅：

Thread {
    println("Thread running...")
}.start()

✔️ Kotlin 的 Lambda 本质就是回调函数传给线程入口。

✅ 3. 状态机中的动作抽象（状态 -> 函数映射）

🧠 C 用函数指针数组管理状态：

void stateA() { printf("A\n"); }
void stateB() { printf("B\n"); }

void (*states[2])() = {stateA, stateB};

int main() {
    int current = 0;
    states[current]();  // 调用状态A
}

🧠 Kotlin 用 Map 或函数引用也一样：

val stateMap: Map<String, () -> Unit> = mapOf(
    "A" to { println("A") },
    "B" to { println("B") }
)

fun main() {
    val current = "A"
    stateMap[current]?.invoke()
}

✔️ Kotlin 的函数也是变量，完全可以当成状态管理工具。

四、小结

• C 的函数指针虽然语法复杂，但功能强大，可以动态指定调用的函数。
• Kotlin 的高阶函数使用更灵活简洁，是现代语言的核心能力之一。
• 它们都体现了 “把函数当变量” 的思想，使得“回调”“策略”“事件响应”等模式得以实现。

所以，函数指针和高阶函数虽然语言不同，但思想一致、目标相同——赋予函数灵活的表达力。