【C语言进阶】C语言指针的高阶用法

相信大家当初学习c语言的时候，老师一定跟你说过这样的一句大实话：【**指针，是c语言的灵魂**】。笔者自出来工作以来，几乎天天都要跟c语言打交道，回过头来想一想，这话确实没有错。
本文，打算从一个另类的角度，介绍下c语言指针的高级用法，通过本文的阅读，你将了解到以下知识：
c语言的指针是什么？ c语言指针的高级应用：函数指针函数指针的具体应用示例 c语言的指针是什么指针是什么？相信所有的c语言教程，都会告诉你：【指针就是地址】。没错，的确是这么回事。c语言的指针就好比房屋的地址，只要有了地址，我们就可以访问到全世界的每一个角落。c语言的世界也是如此，地址就是一切，有了地址，就没有干不成的事情。
在c语言里，如果想对一个int类型的变量a进行赋值操作，我们会这样写： a = 5；这样的形式，就是直接访问。对应的，我们有间接访问的方式，就是通过指针来实现。比如我们可以定义一个指针 int *b = &a；指针b存放的是a变量的地址，我们通过这样: *b = 5；一样可以实现对a进行赋值操作，这就是间接访问的力量。
c语言的指针是灵活的，它不仅可以像如上代码一样，指向一个普通变量，它也可以指向一个结构体变量，甚至还可以指向一个函数名。原因就在于，函数名，在c语言的语法里，本质上就代表了函数的执行地址，说白了，它也是一个“指针”。而这，就是我们以下要详细介绍的【函数指针】。
c语言指针的高级应用：函数指针【函数指针】，顾名思义，就是一个指向函数的指针，它的本质还是一个指针，只不过这个指针指向的内容是一个函数。
在讲解【函数指针】之前，我们先假设有若干个函数，它们的原型定义如下所示：
int test_function_1(int arg);int test_function_2(int arg);int test_function_3(int arg);...int test_function_n(int arg); [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ngxkhox2-1661923373249)(data:image/gif;base64,r0lgodlhaqabapabap///waaach5baekaaaalaaaaaabaaeaaaicraeaow==)]
从函数原型上我们可以知道，这些个函数都是接收一个int类型的形参，返回值类型为int型。从原型上看，这几个函数几乎是一模一样，那么我们有没有方法可以将这些原型一致的函数重新整理定义呢？答案肯定是，有的。
追求高效、简洁的c语言就我们提供了一个非常有用的关键字typedef，通过typedef我们可以重新创造出一个新的数据类型，而不再局限于c语言的基本数据类型。比如我们就可以利用typedef定义一个叫形如上述函数原型的【函数指针】数据类型，它的写法如下所示：
typedef int (*function)(int arg); [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mlekq9bo-1661923373252)(data:image/gif;base64,r0lgodlhaqabapabap///waaach5baekaaaalaaaaaabaaeaaaicraeaow==)]
从定义上看，因为()拥有最高优先级，所以*function首先结合在一起，这就决定了它是一个指针。接着，*function的后面接上了(int arg)，这就是函数的入参；而前面的int 就表示函数的返回值。这就是【函数指针】的原型定义。
【函数指针】最为一种特殊的指针，自然它也是要指向内容才能使用的，毫无疑问，它就是要指向对应原型的函数。具体怎么使用呢？
函数指针的具体应用示例【函数指针】这种高阶用法，可能有些人用得比较少，但是如果你阅读过类似openssl这样的大型c语言编写的开源代码之后，相信你一定会感叹：原来，c语言的指针还能这么用！！！
有了【函数指针】的利器，我们就可以用它来大做文章，请看以下示例代码：
int test_function_1(int arg){ printf(this msg is printed form %s ...\n, __func__); return arg;}int test_function_2(int arg){ printf(this msg is printed form %s ...\n, __func__); return arg;}int test_function_3(int arg){ printf(this msg is printed form %s ...\n, __func__); return arg;}typedef int (*function)(int arg);int function_pointer_test_1(void){ int ret; int arg = 1; function func = null; //定义个函数指针 func = test_function_1; //把函数指针指向test-function-1 //ret = test_function_1(arg); //通过函数名直接调用test-function-1函数 ret = func(arg); //通过函数指针间接调用test-function-1函数 func = test_function_2; //把函数指针指向test-function-2 //ret = test_function_2(arg); //通过函数名直接调用test-function-2函数 ret = func(arg); //通过函数指针间接调用test-function-2函数 func = test_function_3; //把函数指针指向test-function-3 //ret = test_function_3(arg); //通过函数名直接调用test-function-3函数 ret = func(arg); //通过函数指针间接调用test-function-3函数 return 0;}int function_pointer_test_2(void){ int ret; int arg = 1; int i = 0; function func = null; //定义个函数指针 function func_array[] = //定义一组函数列表 { test_function_1, test_function_2, test_function_3, }; //终极大招，循环处理3个函数的间接调用 for (i = 0; i < sizeof(func_array); i ++) { func = func_array[i]; //把函数指针指向对应的函数 ret = func(arg); //通过函数指针间接调用对应的函数 } return 0;}int main(int argc, char **argv){ function_pointer_test_1(); function_pointer_test_2(); /* 结果输出，两个function_pointer_test函数均有同样的输出结果： this msg is printed form test_function_1 ... this msg is printed form test_function_2 ... this msg is printed form test_function_3 ... */ return 0;}/*总结：虽然通过两个调用的方式，输出结果是一致的，但是显然方式2的处理更为高效、简洁；从代码的字里行间，仿佛看到c语言的“多态”：将不同的函数名赋值给同一个函数指针变量；使用同一个函数指针发起函数调用，得到不一样的结果输出，这不就是多态吗？*/ [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-olznhznb-1661923373260)(data:image/gif;base64,r0lgodlhaqabapabap///waaach5baekaaaalaaaaaabaaeaaaicraeaow==)]
通过如上的示例代码，c语言的【多态】你get到了吗？
千万不要小瞧了上面的示例代码，如果你能熟练掌握其中的【指针精髓】，再去阅读一些业内广泛使用的c语言编写的开源项目源码，比如大名鼎鼎的openssl；相信阅读之后，你的c语言功力一定会大大地提升。
不过，值得注意的是，文中的示例代码均是笔者在非编程环境下编写，属于【白板编程】，难免会出现编写错误、编译不过、或执行结果不正确的情况；还请细心的读者诚心指正，感激不尽。
延伸阅读预告：
为充实c语言的指针知识，笔者将会在后续的文章中整理大名鼎鼎的c语言巨著《c和指针》，敬请期待。