C++指針探討 (-) 數(shù)據(jù)指針 

    指針，在C/C++語(yǔ)言中一直是很受寵的；幾乎找不到一個(gè)不使用指針的C/C++應(yīng)用。用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的地址，這是指針的基本功能。用于指向整型數(shù)， 用整數(shù)指針(int*)；指向浮點(diǎn)數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)指針(float*)；指向結(jié)構(gòu)，用對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)指針(struct xxx *)；指向任意地址，用無(wú)類型指針(void*)。
    有時(shí)候，我們需要一些通用的指針。在C語(yǔ)言當(dāng)中，(void*) 可以代表一切；但是在C++中，我們還有一些比較特殊的指針，無(wú)法用(void*)來(lái)表示。事實(shí)上，在C++中，想找到一個(gè)通用的指針，特別是通用的函數(shù) 指針可是一個(gè)“不可能任務(wù)”。
   
    C++是一種強(qiáng)類型的語(yǔ)言，C++的編譯器的功能是強(qiáng)大的，它的其中一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，是盡力為程序找出程序中可能存在的問(wèn)題；因此，C++對(duì)類型的匹配是非 常嚴(yán)格的。在C語(yǔ)言中，你可以用void*來(lái)指向一切；但在C++中，void*并不能指向一切，就算能，也沒(méi)有意義，因?yàn)樗荒軒湍惆l(fā)現(xiàn)問(wèn)題，比如，用 函數(shù)指針賦值給一個(gè)數(shù)據(jù)指針。
   
    下面我們來(lái)探討一下，C++中如何存儲(chǔ)各種類型的指針。
   
    1.  數(shù)據(jù)指針
     數(shù)據(jù)指針?lè)譃閮煞N：常規(guī)數(shù)據(jù)指針和成員數(shù)據(jù)指針
     
    1.1 常規(guī)數(shù)據(jù)指針 (難度: 1)
     這個(gè)不用說(shuō)明了，和C語(yǔ)言一樣，很簡(jiǎn)單，直接定義、賦值就夠了。常見(jiàn)的有：int*, double* 等等。
     如：
     int value = 123;
     int * pn = &value;
     
     
    1.2 成員數(shù)據(jù)指針 (難度: 4)
     有如下的結(jié)構(gòu)：
     struct MyStruct
     {
       int key;
       int value;
     };
     
     現(xiàn)在有一個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)象:
     MyStruct me;
     
     我們需要 value 成員的地址，我們可以：
     int * pValue = &me.value;
     
     :) 沒(méi)什么難的對(duì)吧？
     
     我們假設(shè)一下，現(xiàn)在有一個(gè)結(jié)構(gòu)的指針：
     
     MyStruct* pMe = new MyStruct;
     現(xiàn)在，我們要取得 pMe中 value 的指針，要怎么做呢？
     int * ppValue = &pMe->value;
     
     :) 這仍然很容易。
     
     當(dāng)然了，上面討論的仍然是屬于第一種范籌----常規(guī)數(shù)據(jù)指針。
     
     好了，我們現(xiàn)在需要一種指針，它指向MyStruct中的任一數(shù)據(jù)成員，那么它應(yīng)該是這樣的子：
     int MyStruct::* pMV = &MyStruct::value;
     或
     int MyStruct::* pMK = &MyStruct::key;
     
     這種指針的用途是用于取得結(jié)構(gòu)成員在結(jié)構(gòu)內(nèi)的地址。我們可以通過(guò)該指針來(lái)訪問(wèn)成員數(shù)據(jù)：
     int value = pMe->*pMV; // 取得pMe的value成員數(shù)據(jù)。
     int value = me.*pMK; // 取得me的key成員數(shù)據(jù)。
     
     也許有人會(huì)問(wèn)了，這種指針有什么用？
     確實(shí)，成員指針本來(lái)就不是一種很常用的指針。不過(guò)，在某些時(shí)候還是很有用處的。我們先來(lái)看看下面的一個(gè)函數(shù)：
     
  int sum(MyStruct* objs, int MyStruct::* pm, int count)
  {
      int result = 0;
      for(int i = 0; i < count; ++i)
          result += objs[i].*pm;
      return result;
  }
     
     這個(gè)函數(shù)的功能是什么，你能看明白嗎？它的功能就是，給定count個(gè)MyStruct結(jié)構(gòu)的指針，計(jì)算出給定成員數(shù)據(jù)的總和。有點(diǎn)拗口對(duì)吧？看看下面的程序，你也許就明白了：
     
     MyStruct me[10] =
     {
      {1,2},{3,4},{5,6},{7,8},{9,10},{11,12},{13,14},{15,16},{17,18},{19,20}
     };
     
     int sum_value = sum(me, &MyStruct::value, 10);
     //計(jì)算10個(gè)MyStruct結(jié)構(gòu)的value成員的總和： sum_value 值 為 110     (2+4+6+8+...+20)
     
     int sum_key = sum(me, &MyStruct::key, 10);
     //計(jì)算10個(gè)MyStruct結(jié)構(gòu)的key成員的總和：   sum_key 值 為 100       (1+3+5+7+...+19)
     
     
     也許，你覺(jué)得用常規(guī)指針也可以做到，而且更易懂。Ok，沒(méi)問(wèn)題：
     int sum_value(MyStruct* objs, int count)
     {
      int result = 0;
      for(int i = 0; i < count; ++i)
       result += objs[i].value;
      return result;
     }
     你是想這么做嗎？但這么做，你只能計(jì)算value，如果要算key的話，你要多寫一個(gè)函數(shù)。有多少個(gè)成員需要計(jì)算的話，你就要寫多少個(gè)函數(shù)，多麻煩啊。

C++指針探討 (二) 函數(shù)指針 - -

                             

    在C/C++中，數(shù)據(jù)指針是最直接，也最常用的，因此，理解起來(lái)也比較容易。而函數(shù)指針，作為運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)用（比如回調(diào)函數(shù) CallBack Function）是一種常見(jiàn)的，而且是很好用的手段，不能不好好認(rèn)識(shí)一番。

    接下來(lái)，我們就討論一下函數(shù)指針。
   
    2 常規(guī)函數(shù)指針(難度: 3)
        void(*fp)();
        fp 是一個(gè)典型的函數(shù)指針，用于指向無(wú)參數(shù)，無(wú)返回值的函數(shù)。
        void(*fp2)(int);
        fp2 也是一個(gè)函數(shù)指針，用于指向有一個(gè)整型參數(shù)，無(wú)返回值的函數(shù)。
        當(dāng)然，有經(jīng)驗(yàn)人士一般都會(huì)建議使用typedef來(lái)定義函數(shù)指針的類型，如：
        typedef void(* FP)();
        FP fp3; // 和上面的fp一樣的定義。
        函數(shù)指針之所以讓初學(xué)者畏懼，最主要的原因是它的括號(hào)太多了；某些用途的函數(shù)指針，往往會(huì)讓人陷在括號(hào)堆中出不來(lái)，這里就不舉例了，因?yàn)椴皇潜疚挠懻摰姆? 圍；typedef 方法可以有效的減少括號(hào)的數(shù)量，以及理清層次，所以受到推薦。本文暫時(shí)只考慮簡(jiǎn)單的函數(shù)指針，因此暫不用到typedef。
       
        假如有如下兩個(gè)函數(shù)：
  void f1()
  {
      std::cout << "call f " << std::endl;
  }
  
  void f2(int a)
  {
      std::cout << "call f2( " << a << " )" << std::endl;
  }
  
  現(xiàn)在需要通過(guò)函數(shù)指針來(lái)調(diào)用，我們需要給指針指定函數(shù)：
  fp = &f1; // 也可以用：fp = f1;
  fp2= &f2; // 也可以用：fp2= f2;
  void (*fp3)() = &f1; // 也可以用：void (*fp3)() = f1;  
  調(diào)用時(shí)如下：
  fp(); // 或 (*fp)();
  fp2(1); // 或 (*fp2)(1);
  fp3();  // 或 (*fp3)();
  對(duì)于此兩種調(diào)用方法，效果完全一樣，我推薦用前一種。后一種不僅僅是多打了鍵盤，而且也損失了一些靈活性。這里暫且不說(shuō)它。
  
  C ++強(qiáng)調(diào)類型安全。也就是說(shuō)，不同類型的變量是不能直接賦值的，否則輕則警告，重則報(bào)錯(cuò)。這是一個(gè)很有用的特性，常常能幫我們找到問(wèn)題。因此，有識(shí)之士認(rèn) 為，C++中的任何一外警告都不能忽視。甚至有人提出，編譯的時(shí)候不能出現(xiàn)任何警告信息，也就是說(shuō)，警告應(yīng)該當(dāng)作錯(cuò)誤一樣處理。
  
  比如，我們把f1賦值給fp2，那么C++編譯器(vc7.1)就會(huì)報(bào)錯(cuò)：
  fp2 = &f1; // error C2440: “=” : 無(wú)法從“void (__cdecl *)(void)”轉(zhuǎn)換為“void (__cdecl *)(int)”
  fp1 = &f1; // OK
  
  這樣，編譯器可以幫我們找出編碼上的錯(cuò)誤，節(jié)省了我們的排錯(cuò)時(shí)間。C++編譯器正致力于這一點(diǎn)。
  
  考慮一下C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)的sort函數(shù)：
  // 快速排序函數(shù)
  template
     void sort(
        RandomAccessIterator _First, // 需排序數(shù)據(jù)的第一個(gè)元素位置
        RandomAccessIterator _Last,  // 需排序數(shù)據(jù)的最后一個(gè)元素位置（不參與排序）
        BinaryPredicate _Comp     // 排序使用的比較算法(可以是函數(shù)指針、函數(shù)對(duì)象等)
     );

  比如，我們有一個(gè)整型數(shù)組：
  int n[5] = {3,2,1,8,9};
  要對(duì)它進(jìn)行升序排序，我們需定義一個(gè)比較函數(shù)：
  bool less(int a, int b)
  {
      return a < b; // 感謝網(wǎng)友指出筆誤之處。原為 return a-b 是錯(cuò)誤的。
  }
  然后用：
  sort(n, n+5, less);
  
 
  這樣，不需要改變sort函數(shù)的定義，就可以按任意方法進(jìn)行排序，是不是很靈活？  
  這種用法以C++的標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)(STL)中非常流行。另外，操作系統(tǒng)中也經(jīng)常使用回調(diào)(CallBack)函數(shù)，實(shí)際上，所謂回調(diào)函數(shù)，本質(zhì)就是函數(shù)指針。

（附注）
本文中為了說(shuō)明函數(shù)指針，使用了less和great這兩個(gè)函數(shù)。在C/C++的標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)中已經(jīng)有相應(yīng)的函數(shù)可以直接使用，不需要自已定義。