C 中的指针(二) 函数指针

原帖及讨论：http://bbs.bc-cn.net/dispbbs.asp?BoardID=56&ID=92806

先说一下C式的函数指针。这种函数指针的应用十分广泛。
对于任何函数 void print(string s)，他的指针这样定义：
void (*pfun)(string) = NULL;
pfun= &print;
或 pfun = print;两种写法没有区别。

pfun是指针变量名。能够指向任何只带一个string参数，返回void的函数。这里让他指向print()函数。
以后调用他的时候直接写
if (pfun)
pfun("Hello world");
C 编译器会通过pfun找到print函数，然后call print("Hello world");
一个简单应用是能够作菜单操作。例如在文本模式下的界面，让用户选择如下操作：
"0.print, 1.copy, 2.delete, 3. quit, 4.help"
那么能够写5个函数：
void print();
void copy();
void delete();
void quit();
void help();
然后用一个函数指针数组把他们存在一起：
void (*p[])() = {print, copy, delete, quit, help};
然后根据用户入0,1,2,3,4来直接叫函数
cin >> index;
p[index]();

在windows环境下编译这种函数指针被认为是用C/C 呼叫规则(C/C calling convention)。就是呼叫函数caller清理函数呼叫时生成的stack。另一种规则叫标准呼叫规则(standard calling convention)。由被叫函数callee清理自己的stack。二者一般情况下区别不大，但standard calling convention更合理，因为这样使函数size变小了一点。
实际上写C/C 函数指针的时候省略了 __cdecl 前缀。 应该写成void (__decel *p[])()；
而标准规范用 __stdcall前缀。 也能够用宏CALLBACK，这也就是著名的回调函数了。

使用CALLBACK的另一个好处就是呼叫函数(caller)无需具体关心被叫函数(callee)是什么而直接呼叫。例如我们要写一个排序函数。能够用各种不同算法。如冒泡法。
void CALLBACK BubbleSort(int *pStart, int *pEnd);
也能够用quick sort
void CALLBACK QuickSort(int *pStart, int *pEnd);

那么呼叫方只需要定义一个指向这种格式的函数指针：
void (CALLBACK *p)(int*, int*)，然后让p指向想用的函数就能够了。
这里只对int类型排序，实际上这种排序函数能够再叫一个CALLBACK函数来决定排序规则。以使算法能够应用到各种不同类型的变量连同不同的排序规则中。在各算法书上都有介绍。假如大家有兴趣，我能够写一下这个排序函数。

另一个典型的例子是MFC中Timer使用的CALLBACK函数，每当Timer Exprie的时候会去叫这个函数，根据返回值决定下一个动作。


C 中的函数指针和C的不同
class C
{
public:
bool test();
}
这里指向print的指针不是bool *p()，而是bool (C::*p)();
呼叫这个函数的时候这样写：
C c, *pc=&c;
bool (C::*p)() = &C::test;

c.*p();
或 pc->*p();

赋值那行bool (C::*p)() = &C::test;在VS2003里右边能够省去 C::，到了VS2005语法更严格了，被禁止了。这里的成员函数指针对非静态函数有效。静态函数不依赖于任何object，他的表示方法和C的相同。
对于非静态成员函数的指针的继承关系是这样的：upcast合法，downcast不合法。这样的到的指针永远是安全的。

非静态成员函数指针在实际程式中的应用很多。一个典型的例子是用来写state machine(状态机器？)。例如程式在控制一个机器人的初始化阶段。整个初始化需要三个函数：1。初始化机器人的身子，2。初始化机器的左手，3。初始化机器人的右手。这样我们在state machine中用两个成员函数指针分别指向当前的状态和下一个状态 bool (CStateMachine::*m_pCurrentState)， bool (CStateMachine::*m_pNextState)。。
一开始永远叫Start()
CStateMachine::CStateMachine
{
m_pCurrentState = CStateMachine::Start;
}
然后在每一个State里面管理状态变化：
bool CStateMachine::Start()
{
.....
m_pNextState = CStateMachine::InitializeLeftHand();
}

bool CStateMachine::InitializeLeftHand()
{
....
m_pNextState = CStateMachine::InitializeRightHand();
}

bool CStateMachine::InitializeRightHand()
{
....
m_pNextState = NULL;
}

这样很清楚的标志了整个初始化的过程。当然这个过程也能够用很土的程式实现，设一个flag，然后把flag于函数一一对应。但那样作出来的程式不易懂，同时增加新状态的时候不好维护。

对于CStateMachine的核心部份能够这样控制：对于任何一步操作，假如函数返回true表示成功，执行下一步
(this->*(m_pCurrentState = m_pNextState))()。假如失败则报错，同时让用户选择重试(Retry)还是放弃(Abort)还是忽略(Ignor)。
假如Abort则结束StateMachine，
假如Retry则再次叫当前函数this->*m_pCurrentState();
假如Ignor则忽略当前错误继续下一步。this->*(m_pCurrentState = m_pNextState)();
当没有下一个状态的时候StateMachine结束。 (m_pNextState == NULL)
这是标准工业中的用法，大家不妨看一看，写成一个标准的class。这将是个很有用的练习。