关于C/C++函数指针声明的理解

【前言】

由于最近对函数指针的理解比较模糊，所有又重新学习了一把关于函数指针的知识，参考了很多书籍和网上的文章。现在本人进行一下分享和总结。本文的其实只是整理和总结别人现有的文章，作为备用参考文档。

【正文】

要理解一个C程序，仅仅理解组成该程序的符号是不够的。程序员还必须理解这些符号是如何组合成声明、表达式、语句和程序的。

我们先来看看下面的一个语句：

( *( void(*)())0)();

这是当计算机启动时，硬件将调用首地址为0位置的子例程。像这样的表达式恐怕会令每个C/C++程序员的内心都“不寒而栗”吧。然而，完全不用害怕，任何C变量的声明都是由两部分组成：类型以及一组类似表达式的声明符。最简单的声明变量，如：

float f , g ;

这个声明的含义是：当对其求值时，表达式f和g的类型为浮点型。同样的逻辑也适用于函数和指针类型的声明，例如：

float ff();

这个声明的含义是：表达式ff()求值结果是一个浮点数，也就是说，ff是一个返回值为浮点类型的函数，类似地：

 float *pf;

这个声明的含义是*pf是一个浮点数，也就是说，pf是一个指向浮点数的指针。

以上这些形式在声明中还可以组合起来，就像在表达式中进行组合一样，因此：

float *g() , (*h)();

表示*g()与(*h)()是浮点表达式。因为()结合优先级高于*，*g()也就是*(g())：g是一个函数，该函数的返回值类型为指向浮点数的指针。同理，可以得出h是一个函数指针，h所指向函数的返回值为浮点类型。

一旦我们知道了如何声明一个给定类型的变量，那么该类型的类型转换符就很容易得到了：只需要把声明中的变量名和声明末尾的分号去掉，再将剩余的部分用一个括号整个“封装”起来即可。例如：

float (*h)();

表示h是一个指向返回值为浮点类型的函数的指针，因此，

(float (*)())

表示一个“指向返回值为浮点类型的函数的指针”的类型转换符。

那么，我们现在来看看前面我们提出的表达式：

( *( void(*)())0)();

第一步，假定变量fp是一个函数指针，那么如何调用fp所指向的函数呢？调用方法如下：

(*fp)();

因为fp是一个函数指针，那么*fp就是该指针所指向的函数，所以(*fp)()就是调用该函数的方式。表达式(*fp)()中，*fp两侧的括号非常重要，因为函数运算符()的优先级高于单目运算符*。如果*fp两侧没有括号，那么*fp()实际上与*(fp())的含义完全一致。现在剩下的问题就只是找到一个恰到的表达式来替换fp。

我们将在分析的第二步来解决这个问题。如果C编译器能够理解我们大脑中对于类型的认识，那么我们可以这样写：

(*0)()

上式并不能生效，因为运算符*必须要一个指针来做操作数。而且这个指针还应该是一个函数指针，这样经运算符*作用后的结果才能作为函数被调用。因此，在上式中必须对0作类型转换，转换后的类型可以大致描述为:“指向返回值为void类型的函数的指针”。

如果fp是一个指向返回值为void类型的函数的指针，那么(*fp)()的值为void，fp的声明如下：

viod (*fp)();

因此，将常数0转型为“指向返回值为void的函数的指针”类型，可以这样写：

(void (*)())0

因此，我们可以用(void(*)())0来替换fp，从而得到：

( *( void(*)())0)();

当然，我们用typedef来解决这个问题能够表述更加清晰：

typedef void (*fp)();
(*(fp)0)();

这个问题就可以解决了。

我们再来考虑signal库函数，一般情况下，程序员并不主动声明signal函数，而是直接使用头文件signal.h中的声明。那么，在头文件signal.h中，signal函数是如何声明的呢？

首先，让我们从用户定义的信号处理函数开始考虑，这无疑是最容易解决的。该函数可以定义如下：

void sigfunc(int n){
/* 特定信号处理部分*/
}

函数sigfunc的参数是一个代表特定信号的整数值，此处我们暂时忽略它。上面假设的函数体定义了sigfunc函数，因而sigfunc函数的声明可以如下：

void sigfunc(int );

现在假定我们希望声明一个指向sigfunc函数的指针变量，不妨命名为sfp。因而sfp指向sigfunc函数，*sfp就代表sigfunc函数，因此*sfp可以被调用。因此我们可以如下这样声明sfp：

void (*sfp)(int);

因为signal函数的返回值类型与sfp的返回值类型一样，上式也就声明了signal函数，我们不妨可以如下声明signal函数：

void (*signal(something))(int);

此处的something代表了signal函数的参数类型，我们还需要进一步了解如何声明它们。上面声明可以这样理解：传递适当的参数以调用signal函数，对signal函数返回值（为函数指针类型）解除引用，然后传递一个整型参数调用解除引用后所得函数，最后返回值为void类型。因此，signal函数的返回值是一个指向返回值为void类型的函数指针。

那么，signal函数的参数又是如何呢？signal函数接受两个参数：一个整型的信号编号，以及一个指向用户定义的信号处理函数的指针。我们此前一定定义了指向用户定义的信号处理函数的指针sfp：

void (*sfp)(int);

sfp的类型可以通过将上面的声明中的sfp去掉而得到，即 void(*)(int)。此外，signal函数的返回值是一个指向调用前的用户定义信号处理函数的指针，这个指针的类型与sfp指针类型一致。因此我们可以如下声明signal函数：

void (*signal(int,void(*)(int)))(int);

同样地，使用typedef可以简化上面的函数声明：

typedef void (*HANDLER)(int);
HANDLER signal(int , HANDLER);

OK，对函数指针的理解到此结束。

参考文章：http://www.cnblogs.com/iuices/archive/2011/11/21/2257710.html     

Allen

2013-08-23