comp.lang.c faq: 可以返回指向同类型函数的指针的函数答案

【问题标题】：comp.lang.c faq: Function that can return a pointer to a function of the same typecomp.lang.c faq: 可以返回指向同类型函数的指针的函数
【发布时间】：2016-09-13 14:33:31
【问题描述】：

以下是 comp.lang.c 常见问题解答中的Question 1.22。

为什么ptrfuncptr的定义是必要的？

typedef int (*funcptr)();     /* generic function pointer */
typedef funcptr (*ptrfuncptr)();  /* ptr to fcn returning g.f.p. */

funcptr start(), stop();
funcptr state1(), state2(), state3();

void statemachine()
{
    ptrfuncptr state = start;

    while(state != stop)
        state = (ptrfuncptr)(*state)();
}

funcptr start()
{
    return (funcptr)state1;
}

【问题讨论】：

返回int 的函数与返回其他内容的函数（在本例中为指向函数的指针）不同。我看不到funcptr state = start; 在第二个 sn-p 中是如何编译的（它至少应该是一个警告）。
来自同一个常见问题页面的第二种方法更好（正确且更清晰）。
@Roland 这只是一个围绕 C 类型系统的游戏。代码本质上试图做通常用汇编语言做的事情。汇编语言通常（如果有的话）不强制也不验证原始数字类型以外的类型。

标签： c pointers function-pointers

【解决方案1】：

ptrfuncptr 旨在用作指向各种“状态”函数的指针的特定指针类型，与原始代码中使用的完全一样。试图用funcptr 替换它是没有意义的。 funcptr 的目的是充当“通用”指针。在使用之前，它始终必须转换为正确的“特定”函数指针类型，在本例中为 ptrfuncptr。

在你的代码版本中

funcptr state = start;

将state 声明为指向返回int 的函数的指针，而实际上start 返回一个函数指针。形式上，这种初始化是违反约束的（又名“甚至不会编译”），因为类型不兼容。

稍后再做

state = (*state)();

这是试图将(*state)() 返回的int 值分配给指针变量state，这毫无意义，而且形式上也是违反约束的。

等等等等。

如果您的代码编译，它的行为仍然是未定义的。但是，再一次，正式地，由于多次违反约束，这甚至不应该编译。我确信您的编译器针对您的代码版本发出了相当多的诊断消息。

它可以“工作”的唯一原因只是这种未定义行为在实践中如何发挥作用的幸运巧合。它在这些转换过程中保留了指针信息（例如具有 32 位 int 和 32 位指针的 32 位平台）。在 64 位平台上，它“工作”的机会要小得多。

【讨论】：

@Roland：Any 函数指针类型可以用作“通用”函数指针类型（从某种意义上说，它在转换中保留了指针信息）。上述代码的作者选择了int (*)()。他们本可以选择double (*)(char)（破坏你的版本，顺便说一句）或其他任何东西。但他们选择了int (*)()。他们可能只是觉得int 返回类型在 C 中看起来更“通用”。
@Roland：他们将所有内容都转换为funcptr，因为他们做出了设计决定——所有“状态”指针都作为通用指针传递。因此，所有接口都以funcptr 的形式实现，并尽可能将所有内容转换为funcptr。

【解决方案2】：

理解代码的关键是C faq中的4.13：

但是，保证所有函数指针都可以相互转换，只要在调用之前将它们转换回适当的类型

我们有一个函数，它返回一个指向同类型函数的指针。但是由于我们不能直接在 C 中定义它，所以我们使用了一个技巧。我们只是让函数返回一个通用函数指针，然后将其转换为适当的类型。由于上面的 4.13，我们被允许这样做。

为什么 funcptr 是通用指针？它不是指向返回 int 的函数的指针吗？为什么是通用的？

根据 4.13，所有函数指针都可以相互转换，因此我们如何定义它并不重要。只需确保在调用之前将其转换为正确的类型即可。

为什么需要定义ptrfuncptr？

因为这是 state 函数的类型，所以它们是返回函数指针的函数。

函数start()中的代码return (funcptr)state1;不应该是return (ptrfuncptr)state1;吗？因为 state1 是一个指向返回 funcptr 的函数的指针？

start() 实际返回的是ptrfuncptr，但我们将其定义为返回funcptr 的函数，因此我们只需将结果转换为funcptr。我们将其转换为statemachine 中的正确类型：state = (ptrfuncptr)(*state)();

为什么不使用正确的类型开始定义所有 state 函数，而不是执行所有指针转换？

因为这将是一个递归定义。

【讨论】：