Структура указателей на функции

В языке С указатели на структуры также официально признаны, как и указатели на любой другой вид объектов. Однако указатели на структуры имеют некоторые особенности, о которых и пойдет речь.

Объявление указателя на структуру

Как и другие указатели, указатель на структуру объявляется с помощью звездочки * , которую помещают перед именем переменной структуры. Например, для ранее определенной структуры addr следующее выражение объявляет addr_pointer указателем на данные этого типа (то есть на данные типа addr ):

Использование указателей на структуры

Указатели на структуры используются главным образом в двух случаях: когда структура передается функции с помощью вызова по ссылке, и когда создаются связанные друг с другом списки и другие структуры с динамическими данными, работающие на основе динамического размещения. В этой главе рассматривается первый случай.

У такого способа, как передача любых (кроме самых простых) структур функциям, имеется один большой недостаток: при выполнении вызова функции, чтобы поместить структуру в стек, необходимы существенные ресурсы. (Вспомните, что аргументы передаются функциям через стек.) Впрочем, для простых структур с несколькими членами эти ресурсы являются не такими уж большими. Но если в структуре имеется большое количество членов или некоторые члены сами являются массивами, то при передаче структур функциям производительность может упасть до недопустимо низкого уровня. Как же решить эту проблему? Надо передавать не саму структуру, а указатель на нее.

Когда функции передается указатель на структуру, то в стек попадает только адрес структуры. В результате вызовы функции выполняются очень быстро. В некоторых случаях этот способ имеет еще и второе преимущество: передача указателя позволяет функции модифицировать содержимое структуры, используемой в качестве аргумента.

Чтобы получить адрес переменной-структуры, необходимо перед ее именем поместить оператор & . Например, в следующем фрагменте кода

адрес структуры person можно присвоить указателю p :

Чтобы с помощью указателя на структуру получить доступ к ее членам, необходимо использовать оператор стрелка -> . Вот, например, как можно сослаться на поле balance :

Оператор -> , который обычно называют оператором стрелки , состоит из знака «минус», за которым следует знак «больше». Стрелка применяется вместо оператора точки тогда, когда для доступа к члену структуры используется указатель на структуру.

Чтобы увидеть, как можно использовать указатель на структуру, проанализируйте следующую простую программу, которая имитирует таймер, выводящий значения часов, минут и секунд:

Читайте также:  Андроид как модем для windows

Эту программу можно настраивать, меняя определение DELAY .

В этой программе объявлена глобальная структура my_time , но при этом не объявлены никакие другие переменные программы. Внутри же main() объявлена структура systime и она инициализируется значением 00:00:00. Это значит, что systime непосредственно видна только в функции main() .

Функциям update() (которая изменяет значения времени) и display() (которая выводит эти значения) передается адрес структуры systime . Аргументы в обеих функциях объявляются как указатель на структуру my_time .

Внутри update() и display() доступ к каждому члену systime осуществляется с помощью указателя. Так как функция update() принимает указатель на структуру systime , то она в состоянии обновлять значение этой структуры. Например, необходимо «в полночь», когда значение переменной, в которой хранится количество часов, станет равным 24, сбросить отсчет и снова сделать значение этой переменной равным 0. Для этого в update() имеется следующая строка:

Таким образом, компилятору дается указание взять адрес t (этот адрес указывает на переменную systime из main() ) и сбросить значение hours в нуль.

Помните, что оператор точка используется для доступа к элементам структуры при работе с самой структурой. А когда используется указатель на структуру, то надо применять оператор стрелка.

В языке программирования C функция тоже имеет адрес и может иметь указатель. Указатель на функцию представляет собой выражение или переменную, которые используются для представления адреса функции. Указатель на функцию содержит адрес первого байта в памяти, по которому располагается выполняемый код функции.

Самым распространенным указателем на функцию является ее имя. С помощью имени функции мы можем вызывать ее и получать результат ее работы.

Но также указатель на функцию мы можем определять в виде отдельной переменной с помощью следующего синтаксиса:

Здесь тип представляет тип возвращаемого функцией значения.

имя_указателя представляет произвольно выбранный идентификатор в соответствии с правилами о наименовании переменных.

И параметры определяют тип и название параметров через запятую при их наличии.

Например, определим указатель на функцию:

Здесь определен указатель, который имеет имя message . Он может указывать на функции без параметров, которые возвращают тип void (то есть ничего не возвращают).

Применим этот указатель на функцию:

Указателю на функцию можно присвоить функцию, которая соответствует указателю по возвращаемому типу и спецификации параметров:

То есть в данном случае указатель message теперь хранит адрес функции hello. И посредством обращения к указателю мы можем вызвать эту функцию:

Читайте также:  Как полностью удалить оперу с windows 7

Впоследствии мы можем присвоит указателю адрес другой функции, как в данном случае. В итоге результатом данной программы будет следующий вывод:

При определении указателя стоит обратить внимание на скобки вокруг имени. Так, использованное выше определение

НЕ будет аналогично следующему определению:

Во втором случае определен не указатель на функцию, а прототип функции message, которая возвращает указатель типа void* .

Рассмотрим еще один указатель на функцию:

Здесь определен указатель operation, который может указывать на функцию с двумя параметрами типа int , возвращающую также значение типа int . Соответственно мы можем присвоить указателю адреса функций add и subtract и вызвать их, передав при вызове в указатель нужные значения для параметров.

Массивы указателей на функции

Кроме одиночных указателей на функции мы можем определять их массивы. Для этого используется следующий формальный синтаксис:

Здесь actions представляет массив указателей на функции, каждая из которых обязательно должна принимать два параметра типа int и возвращать значение типа double .

Посмотрим применение массива указателей на функции на примере:

Здесь массив operations содержит три функции add, subtract и multiply, которые последовательно вызываются в цикле через перебор массива в функции main.

Указатели на функции

К ак уже обсуждалось ранее функции – это набор команд, которые расположены в соответствующей области памяти. Вызов функции – это сохранение состояния, передача аргументов и переход по адресу, где располагается функция. В си есть возможность создавать указатели на функции. Указатели на функции позволяют упростить решение многих задач. Совместно с void указателями можно создавать функции общего назначения (например, сортировки и поиска). Указатели позволяют создавать функции высших порядков (функции, принимающие в качестве аргументов функции): отображение, свёртки, фильтры и пр. Указатели на функции позволяют уменьшать цикломатическую сложность программ, создавать легко масштабируемые конструкции. Рассмотрим пример. Создадим функцию и указатель на эту функцию

Синтаксис объявления указателей на функцию
(* )( );

В этом примере мы создали функцию отображения, которая применяет ко всем элементам массива функцию, которая передаётся ей в качестве аргумента. Когда мы вызываем функцию map, достаточно просто передавать имена функций (они подменяются указателями). Запишем теперь функцию map, которая получает в качестве аргумента массив типа void:

Вот где нам понадобились указатели типа void. Так как map получает указатель на функцию, то все функции должны иметь одинаковые аргументы и возвращать один и тот же тип. Но аргументы функций должны быть разного типа, поэтому мы делаем их типа void. Функция map получает указатель типа void (*)(void*), поэтому ей теперь можно передавать любую из четырёх функций.
Пример другой функции: функция filter получает указатель на массив и возвращает размер нового массива, оставляя в нём только те элементы, для которых переданный предикат возвращает логическую истину (предикат – функция, которая возвращает истину или ложь). Сначала напишем для массива типа int:

Читайте также:  Почему вибрирует телефон ксиаоми

Теперь для массива типа void

Ещё одна функция – свёртка. Она получает в качестве аргументов массив и функцию от двух аргументов. Эта функция действует следующим образом: сначала она применяется к первым двум аргументам, затем она применяется к третьему аргументу и результату предыдущего вызова, затем к четвёртому аргументу и результату предыдущего вызова и т.д. С помощью свёртки можно, например, найти сумму всех элементов массива, максимальный элемент массива, факториал числа и т.п.

Последний пример: функция сортировки вставками для массива типа void. Так как тип массива не известен, то необходимо передавать функцию сравнения.

Массив указателей на функции

М ассив указателей на функции определяется точно также, как и обычный массив – с помощью квадратных скобок после имени:

Точно также можно было создать массив динамически

Часто указатели на функцию становятся громоздкими. Работу с ними можно упростить, если ввести новый тип. Предыдущий пример можно переписать так

Ещё один пример: функция any возвращает 1, если в переданном массиве содержится хотя бы один элемент, удовлетворяющий условию pred и 0 в противном случае.

qsort и bsearch

В библиотеке stdlib си имеется несколько функций, которые получают в качестве аргументов указатели на функции. Функция qsort получает такие же аргументы, как и написанная нами функция insertionSort: массив типа void, размер массива, размер элемента и указатель на функцию сравнения. Давайте посмотрим простой пример – сортировка массива строк:

Функция bsearch проводит бинарный поиск в отсортированном массиве и получает указатель на функцию сравнения, такую же, как и функция qsort. В случае, если элемент найден, то она возвращает указатель на этот элемент, если элемент не найден, то NULL.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *