在 C++ 裡傳遞、儲存函式 Part 1：Function Pointer

這一系列文章，主要是整理一下 Heresy 自己知道，可以用來儲存、傳遞一個函式（function）的一些方法；當然，主要就是 function pointer 和 function object 了～為什麼要做這件事呢？其實如果妥善利用的，這類的功能是相當實用，不但可以減少不少程式碼的量的，同時更可以減少程式碼維護所需要的時間。

而首先，這一篇就先來大概介紹一下 C 的 funciton pointer（函式指標、pointer to function）了～

Function Pointer 基本範例

顧名思義，他就是指到 function 的指標。下面是一個簡單的範例：

int power2( int v )
{
  return v * v;
}
 
void custom_for_each( int *pArray, unsigned int size, int (*op)( int ) )
{
  for( unsigned int i = 0; i < size; ++ i )
    pArray[i] = (*op)( pArray[i] );
}
 
int main( int argc, char* argv[] )
{
  int size = 10;
  int* pArray = new int[ size ];
  for( unsigned int i = 0; i < size; ++ i )
    pArray[i] = i;
 
  custom_for_each( pArray, size, &power2 );
 
  for( unsigned int i = 0; i < size; ++ i )
    printf( "%d, ", pArray[i] );
 
  delete [] pArray;
  return 0;
}

在這個例子裡，除了 main() 以外，還有定義了兩個 function：power2() 和 custom_for_each()。

其中，power2() 相當簡單，就是傳入一個整數，然後計算他的平方後傳回來。

custom_for_each() 這個函式則就是這邊的重點，它的用途是傳入一個整數的陣列 pArray 和他的大小 size，以及一個 function pointer op；而這邊這個 function pointer 的寫法，就是「int (*op)( int )」，它代表了一個名為 op 的 pointer，指到一個「接受一個整數當作參數、並回傳一個整數的 function」。

在custom_for_each() 的內容部分，則就是一個迴圈，把 pArray 裡的每一項，都經過 op 做計算，並寫回 pArray 裡；而呼叫 op 的方法，基本上就是「(*op)( pArray[i] )」，也就是像一般的指標一樣，在前面加上「*」了～

而實際上要怎麼使用這兩個函式呢？只要在呼叫 custom_for_each() 的時候，把 power2() 的位址當作第三個參數傳進去就可以了！完整寫出來，就是「custom_for_each( pArray, size, &power2 );」了。而實際上，只要是「接受一個整數當作參數、並回傳一個整數的 function」，都是可以以這樣的形式當作參數傳進 custom_for_each() 使用的～

這樣寫的好處，在於可以把 function 拆開成更小的元件，讓他們可以更方便地組合、使用，有效地增加程式碼的可重複使用性。現在範例裡只有 power2() 一個函式或許感覺不太出來，但是如果我們又去額外寫了其他他的函式的話，就比較看的出來了～比如說，假設我們現在有下面這六個 function：

int plus_one( int v );
int power2( int v );
int power3( int v );
int power4( int v );

void custom_for_each( int *pArray, unsigned int size, int (*op)( int ) );
void custom_for_each_2D( int **pArray, int sizeX, int sizeY, int (*op)( int ) );

應該就比較感覺得出來這樣寫的好處了！因為前面四個計算用的 function 可以任意傳給 custom_for_each() 或來當作 custom_for_each_2D() 參數，在這個狀況下，就是有 4 * 2、共有八種組合了～而如果函式的內容複雜、數量在更多的話，這樣不但可以減少許多本來需要重複撰寫的程式碼，也可以有效降低程式碼維護的時間。

 

使用 typedef 加強可讀性

雖然這樣就可以使用 function pointer 了，但是說實話看起來實在很醜、很難閱讀；「int (*op)(int)」這樣的寫法，真的很難一眼就看出來哪個才是變數。

所以，如果要經常性地使用某種形式的 function pointer 的時候，其實可以考慮透過「typedef」的方式，幫這種比較複雜的 function pointer 型別，定義出一個比較簡單、一般的型別名稱來用。例如以上面的例子來說，就可以改寫成：

typedef int (*CustomOperator)( int );
 
//void custom_for_each( int *pArray, unsigned int size, int (*op)( int ) )
  void custom_for_each( int *pArray, unsigned int size, CustomOperator op )

也就是可以先透過第一行的「typedef int (*CustomOperator)( int );」，讓 CustomOperator 變成是一個 function pointer 的型別，而之後就可以把它當作一般的型別來使用了～像 custom_for_each() 的宣告，就可以直接用「CustomOperator op」來代替本來的「int (*op)( int )」！這樣看起來，就簡單易懂多了～

 

Function Pointer 的陣列

而在某些情況下，我們或許會需要使用到 function pointer 的陣列，這時候該怎麼寫呢？基本的寫法，是如同下面這樣的形式：

int (*op[10])( int );
for( int i = 0; i < 10; ++ i )
  op[i] = &power2;

在這裡，「int (*op[10])( int );」就是會宣告出一個大小是 10 的 function pointer 陣列。在指定它裡面每一項的值的時候，都和本來的 function pointer 寫法一樣；不過在使用的時候，只要寫「op[1]( 10 )」這樣就可了，不用再加上星號（其實就和一般的陣列意義一樣）。

當然，這樣看起來還是很難閱讀，所以我們還是可以用 typedef 的方法，來加強程式的可讀性～也就是可以將上面的程式碼修改為：

typedef int (*CustomOperator)( int );

CustomOperator op[10];
for( int i = 0; i < 10; ++ i )
  op[i] = &power2;

這樣看起來，function pointer 就更像一般的變數、更容易閱讀、使用了！

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Part 2. Function Object
Part 3. Function Object in TR1

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