C++ 函数指针、指针函数、回调函数的概念

在 C++ 中，函数指针、指针函数 和 回调函数 是三个重要的概念，它们各自有不同的用途和语法。下面详细解释它们的定义、区别和用法，并提供代码示例。

1. 函数指针（Function Pointer）

函数指针 是指向函数的指针变量，它存储的是函数的地址，可以通过指针来调用函数。

语法

返回类型 (*指针名)(参数列表);

示例

#include <iostream>

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

int main() {
    // 定义函数指针，指向 add 函数
    int (*funcPtr)(int, int) = add;

    // 通过函数指针调用函数
    int result = funcPtr(3, 5);
    std::cout << "Result: " << result << std::endl; // 输出 8

    return 0;
}

用途

• 动态调用不同的函数（如策略模式）。

• 实现回调机制（如事件处理、排序比较函数）。

2. 指针函数（Pointer Function）

指针函数 是一个返回指针的函数，本质上是普通函数，只是返回值是指针。

语法

返回类型* 函数名(参数列表);

示例

#include <iostream>

// 指针函数：返回动态分配的数组
int* createArray(int size) {
    int* arr = new int[size];
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = i + 1;
    }
    return arr; // 返回指针
}

int main() {
    int* ptr = createArray(5); // 调用指针函数
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << ptr[i] << " "; // 输出 1 2 3 4 5
    }
    delete[] ptr; // 释放内存
    return 0;
}

注意事项

• 不能返回局部变量的指针（除非是 static 或动态分配的内存）。

• 需要手动管理内存（如 new/delete）。

3. 回调函数（Callback Function）

回调函数 是一种通过函数指针调用的机制，允许一个函数（如库函数）调用用户提供的函数（回调函数）。

回调机制

1. 定义函数指针类型（或使用 std::function）。

2. 将函数指针作为参数传递给另一个函数。

3. 在适当的时候调用回调函数。

示例

#include <iostream>

// 回调函数类型
typedef void (*Callback)(int);

// 执行某些操作，并在完成后调用回调
void processData(int data, Callback callback) {
    std::cout << "Processing data: " << data << std::endl;
    callback(data * 2); // 调用回调
}

// 用户定义的回调函数
void onComplete(int result) {
    std::cout << "Callback received: " << result << std::endl;
}

int main() {
    processData(10, onComplete); // 传递回调函数
    return 0;
}

输出

Processing data: 10
Callback received: 20

现代 C++ 的改进（std::function + Lambda）

#include <iostream>
#include <functional>

void processData(int data, std::function<void(int)> callback) {
    std::cout << "Processing data: " << data << std::endl;
    callback(data * 2);
}

int main() {
    // 使用 Lambda 作为回调
    processData(10, [](int result) {
        std::cout << "Lambda callback: " << result << std::endl;
    });
    return 0;
}

回调的常见用途

• 事件处理（如 GUI 按钮点击）。

• 异步编程（如网络请求完成后的回调）。

• 排序算法（如 qsort 的比较函数）。

三者的区别总结

总结

1. 函数指针：用于存储和调用函数地址。

2. 指针函数：返回指针的函数，需注意内存管理。

3. 回调函数：通过函数指针实现的灵活调用机制，常用于事件驱动编程。

掌握这些概念可以让你更灵活地使用 C++ 进行高级编程，如设计模式、异步任务等。