在 C 中使用函数指针定义和调用高阶函数组合函数答案

【问题标题】：Defining and calling higher-order function composition functions with function pointers in C在 C 中使用函数指针定义和调用高阶函数组合函数
【发布时间】：2019-11-27 09:53:44
【问题描述】：

function types 上的维基百科文章列出了一个有趣的“高阶函数组合函数”声明：

int (*compose(int (*f)(int), int (*g)(int)))(int);

作为一个学习练习，我想在一个测试程序中实现它，但失败了，编译器抛出了许多警告和错误。我的尝试：

int a(int x) {
    return x + 1;
}

int b(int x) {
    return x * 2;
}

int (*compose(int (*f)(int y), int (*g)(int z)))(int x) {
    return (*f)(x) - (*g)(x);
}

int main(void) {
    int x = 5;
    int r = (*compose)((*a)(x), (*b)(x))(x);
    printf("Compose result for x = %d: %d\n", x, r);

    return 0;
}

如果维基百科的声明与 f(g(h(x))) 这样的简单函数组合有何不同，以及如何实现它，最好使用类似于我的简单程序，我将不胜感激。

【问题讨论】：

标签： c function function-pointers function-composition

【解决方案1】：

这里有几个问题需要解决。

在 C 中，您不能在运行时动态组合函数；仅静态地，在编译时。因此，您无法使用为compose 选择的签名来实现您所追求的运行时组合。如果compose 要返回一个（指向一个）函数 - 它只能返回一个预先存在的函数。 (*)
在 C 中，当您使用函数的标识符（您已经定义）时 - 类型实际上已经是函数指针，即“调用运算符”（或“括号运算符”）始终适用于函数指针。
你的语法有点不对。

尝试对您的代码进行此修改：

#include <stdio.h> 

int a(int x) {
    return x + 1;
}

int b(int x) {
    return x * 2;
}

int compose(int (*f)(int y), int (*g)(int z), int x) {
    return f(x) - g(x);
}

int main(void) {
    int x = 5;
    int r = compose(a, b, x);
    printf("Compose result for x = %d: %d\n", x, r);

    return 0;
}

这个compiles。

_{(*) - 从理论上讲，您可以执行运行时编译并返回指向结果机器代码地址的链接，但这不是语言工具。在实践中这无关紧要}

【讨论】：

您更改了函数签名，简化了问题。我想按照给定的方式实现 Wiki 声明。
虽然我不能接受这个答案，因为签名改变了，我喜欢这个简单的解决方案——谢谢！

【解决方案2】：

您的compose 函数被声明为返回一个函数指针，但它计算并返回一个int 值。

同样(*a)(x) 调用a 函数并将int 结果传递给compose，而不是指向函数a 本身的指针。与b 相同。

要解决您的问题，您首先应该调用 compose 并使用指向函数 a 和 b 的指针：

int r = (*compose(&a, &b))(x);

那么你需要让compose返回一个指向函数的指针，其中包括创建要返回的函数：

int (*f1)(int);
int (*f2)(int);

int compose_helper(int x)
{
    return f1(x) - f2(x);
}

int (*compose(int (*f1_)(int), int (*f2_)(int)))(int)
{
    f1 = f1_;
    f2 = f2_;
    return &compose_helper;
}

在 C 中确实没有很好的方法来做到这一点，因为函数组合不能在运行时完成，并且需要全局状态。

作为旁注，我真的建议您为函数指针创建类型别名，以使其更易于阅读和理解。

如

typedef int (fp_type)(int);

fp_type *f1;
fp_type *f2;

fp_type *compose(fp_type *f1_, fp_type *f2_) { ... }

【讨论】：

感谢您指出错误所在，但您还没有提出可行的解决方案，我至今无法创建它。请考虑编辑您的答案，以便在作文中使用我的 a 和 b 函数。
@Theod'Or 但是a 和b 被使用了...它们存储在全局变量f1 和f2 中，它们被称为compose_helper.
当然！答案被接受，因为它展示了如何实现 Wiki 声明。

【解决方案3】：

在 C 语言中，您不能在运行时创建新函数； compose 只能返回一个预定义的函数。以下是此类函数的简短示例：

int null(int x) { return 0; }
int f1(int x) { return x*x; }
int f2(int x) { return 2*x; }

int sub_f2_f1 ( int x ) { return f2(x)-f1(x); }
int sub_f1_f2 ( int x ) { return f1(x)-f2(x); }
/*...*/

int (*compose(int (*f)(int), int (*g)(int)))(int)
{
  if (f1==f2) return null;
  if (f2==null) return f1;
  if (f==f2 && g==f1) return sub_f2_f1;
  if (f==f1 && g==f2) return sub_f1_f2;
  /*...*/
  return 0;
}

【讨论】：