C++学习之普通函数指针与成员函数指针

函数指针（function pointer）是通过指向函数的指针间接调用函数。相信很多人对指向一般函数的函数指针使用的比较多，而对指向类成员函数的函数指针则比较陌生。我最近也被问到了这方面的问题，心中却也没有清晰的答案。故决定去查阅资料，并按照自己的思路写下这篇学习总结。

一、普通函数指针

通常我们所说的函数指针指的是指向一般普通函数的指针。和其他指针一样，函数指针指向某种特定类型，所有被同一指针运用的函数必须具有相同的形参类型和返回类型。

int (*pf)(int, int);   // 声明函数指针

这里，pf指向的函数类型是int (int, int)，即函数的参数是两个int型，返回值也是int型。注：*pf两端的括号必不可少，如果不写这对括号，则pf是一个返回值为int指针的函数。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

typedef int (*pFun)(int, int);  // typedef一个类型

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

int mns(int a, int b){
	return a-b;
}

string merge(const string& s1, const string& s2){
	return s1+s2;
}

int main()
{
	pFun pf1 = add;
	cout << (*pf1)(2,3) << endl;  // 调用add函数
	pf1 = mns;
	cout << (*pf1)(8,1) << endl;  // 调用mns函数
	string (*pf2)(const string&, const string&) = merge;
	cout << (*pf2)("hello ", "world") << endl;  // 调用merge函数
	return 0;
}

如示例代码，直接声明函数指针变量显得冗长而烦琐，所以我们可以使用typedef定义自己的函数指针类型。另外，函数指针还可以作为函数的形参类型，实参则可以直接使用函数名。

二、成员函数指针

成员函数指针（member function pointer）是指可以指向类的非静态成员函数的指针。类的静态成员不属于任何对象，因此无须特殊的指向静态成员的指针，指向静态成员的指针与普通指针没有什么区别。与普通函数指针不同的是，成员函数指针不仅要指定目标函数的形参列表和返回类型，还必须指出成员函数所属的类。因此，我们必须在*之前添加classname::以表示当前定义的指针指向classname的成员函数：

int (A::*pf)(int, int);   // 声明一个成员函数指针

同理，这里A::*pf两端的括号也是必不可少的，如果没有这对括号，则pf是一个返回A类数据成员（int型）指针的函数。注意：和普通函数指针不同的是，在成员函数和指向该成员的指针之间不存在自动转换规则。

pf = &A::add;   // 正确：必须显式地使用取址运算符（&）
pf = A::add;    // 错误

当我们初始化一个成员函数指针时，其指向了类的某个成员函数，但并没有指定该成员所属的对象——直到使用成员函数指针时，才提供成员所属的对象。下面是一个成员函数指针的使用示例：

class A;
typedef int (A::*pClassFun)(int, int);  // 成员函数指针类型

class A{
public:
	int add(int m, int n){
		cout << m << " + " << n << " = " << m+n << endl;
		return m+n;
	}
	int mns(int m, int n){
		cout << m << " - " << n << " = " << m-n << endl;
		return m-n;
	}
	int mul(int m, int n){
		cout << m << " * " << n << " = " << m*n << endl;
		return m*n;
	}
	int dev(int m, int n){
		cout << m << " / " << n << " = " << m/n << endl;
		return m/n;
	}

	int call(pClassFun fun, int m, int n){   // 类内部接口
		return (this->*fun)(m, n);
	}
};

int call(A obj, pClassFun fun, int m, int n){   // 类外部接口
	return (obj.*fun)(m, n);
}

int main()
{
	A a;
	cout << "member function 'call':" << endl;
	a.call(&A::add, 8, 4);
	a.call(&A::mns, 8, 4);
	a.call(&A::mul, 8, 4);
	a.call(&A::dev, 8, 4);
	cout << "external function 'call':" << endl;
	call(a, &A::add, 9, 3);
	call(a, &A::mns, 9, 3);
	call(a, &A::mul, 9, 3);
	call(a, &A::dev, 9, 3);
	return 0;
}

如示例所示，我们一样可以使用typedef定义成员函数指针的类型别名。另外，我们需要留意函数指针的使用方法：对于普通函数指针，是这样使用(*pf)(arguments)，因为要调用函数，必须先解引用函数指针，而函数调用运算符()的优先级较高，所以(*pf)的括号必不可少；对于成员函数指针，唯一的不同是需要在某一对象上调用函数，所以只需要加上成员访问符即可：

(obj.*pf)(arguments)         // obj 是对象
(objptr->*pf)(arguments)     // objptr是对象指针 

三、函数表驱动

对于普通函数指针和指向成员函数的指针来说，一种常见的用法就是将其存入一个函数表（function table）当中。当程序需要执行某个特定的函数时，就从表中查找对应的函数指针，用该指针来调用相应的程序代码，这个就是函数指针在表驱动法中的应用。

表驱动法（Table-Driven Approach）就是用查表的方法获取信息。通常，在数据不多时可用逻辑判断语句（if…else或switch…case）来获取信息；但随着数据的增多，逻辑语句会越来越长，此时表驱动法的优势就体现出来了。

#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
using namespace std;

class A;
typedef int (A::*pClassFun)(int, int);

class A{
public:
	A(){    // 构造函数，初始化表
		table["+"] = &A::add;
		table["-"] = &A::mns;
		table["*"] = &A::mul;
		table["/"] = &A::dev;
	}
	int add(int m, int n){
		cout << m << " + " << n << " = " << m+n << endl;
		return m+n;
	}
	int mns(int m, int n){
		cout << m << " - " << n << " = " << m-n << endl;
		return m-n;
	}
	int mul(int m, int n){
		cout << m << " * " << n << " = " << m*n << endl;
		return m*n;
	}
	int dev(int m, int n){
		cout << m << " / " << n << " = " << m/n << endl;
		return m/n;
	}
	// 查找表，调用相应函数
	int call(string s, int m, int n){
		return (this->*table[s])(m, n);
	}
private:
	map<string, pClassFun> table;  // 函数表
};

// 测试
int main()
{
	A a;
	a.call("+", 8, 2);
	a.call("-", 8, 2);
	a.call("*", 8, 2);
	a.call("/", 8, 2);
	return 0;
}

上面是一个示例，示例中的“表”通过map来实现（当然也可以使用数组）。表驱动法使用时需要注意：一是如何查表，从表中读取正确的数据；二是表里存放什么，如数值或函数指针。