5.11. Указатели на функции

В Си сама функция не является переменной, но можно определить указатель на функцию и работать с ним, как с обычной переменной: присваивать, размещать в массиве, передавать в качестве параметра функции, возвращать как результат из функции и т.д. Для иллюстрации этих возможностей воспользуемся программой сортировки, которая уже встречалась в этой главе. Изменим ее так, чтобы при задании необязательного аргумента -n вводимые строки упорядочивались по их числовому значению, а не в лексикографическом порядке.

Сортировка, как правило, распадается на три части: на сравнение, определяющее упорядоченность пары объектов; перестановку, меняющую местами пару объектов, и сортирующий алгоритм, который осуществляет сравнения и перестановки до тех пор, пока все объекты не будут упорядочены. Алгоритм сортировки не зависит от операций сравнения и перестановки, так что передавая ему в качестве параметров различные функции сравнения и перестановки, его можно настроить на различные критерии сортировки.

Лексикографическое сравнение двух строк выполняется функцией strcmp (мы уже использовали эту функцию в ранее рассмотренной программе сортировки); нам также потребуется функция numcmp, сравнивающая две строки как числовые значения и возвращающая результат сравнения в том же виде, в каком его выдает strcmp. Эти функции объявляются перед main, а указатель на одну из них передается функции qsort. Чтобы сосредоточиться на главном, мы упростили себе задачу, отказавшись от анализа возможных ошибок при задании аргументов.

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>

  #define MAXLINES 5000      /* максимальное число строк */
  char *lineptr[MAXLINES];   /* указатели на строки текста */

  int readlines(char *lineptr[], int nlines);
  void writelines(char *lineptr[], int nlines);
  void qsort(void *lineptr[], int left, int right,
             int (*comp)(void *, void *));
  int numcmp(char *, char *);

  /* Сортировка строк */
  main(int argc, char *argv[])
  {
      int nlines;      /* количество прочитанных строк */
      int numeric = 0; /* 1 если необходима сортировка */
                       /* по числовому значению */

      if (argc > 1 && strcmp(argv[1], "-n") == 0)
          numeric = 1;
      if ((nlines = readlines(lineptr, MAXLINES)) >= 0) {
          qsort ((void **) lineptr, 0, nlines-1,
              (int (*)(void *, void *))(numeric ? numcmp : strcmp));
          writelines(lineptr, nlines);
          return 0;
      } else {
          printf("Введено слишком много строк\n");
          return 1;
      }
  }

В обращениях к функциям qsort, strcmp и numcmp их имена трактуются как адреса этих функций, поэтому оператор & перед ними не нужен, как он не был нужен и перед именем массива.

Мы написали qsort так, чтобы она могла обрабатывать данные любого типа, а не только строки символов. Как видно из прототипа, функция qsort в качестве своих аргументов ожидает массив указателей, два целых значения и функцию с двумя аргументами-указателями. В качестве аргументов-указателей заданы указатели обобщенного типа void *. Любой указатель можно привести к типу void * и обратно без потери информации, поэтому мы можем обратиться к функции из qsort, предварительно преобразовав аргументы в void. Внутри функции сравнения ее аргументы будут приведены к нужному ей типу. На самом деле эти преобразования никакого влияния на представления аргументов не оказывают, они лишь обеспечивают согласованность типов для компилятора.

  /* qsort: сортирует v[left]...v[right] по возрастанию */
  void qsort(void *v[], int left, int right,
             int (*comp)(void *, void *))
  {
      int i, last;
      void swap(void *v[], int, int);

      if (left >= right)  /* Ничего не делается, если */
          return;         /* в массиве менее двух элементов */
      swap(v, left, (left + right)/2);
      last = left;
      for (i = left+1; i <= right; i++)
          if ((*comp)(v[i], v[left]) < 0)
              swap(v, ++last, i);
      swap(v, left, last);
      qsort(v, left, last-1, comp);
      qsort(v, last+1, right, comp);
  }

Повнимательней приглядимся к объявлениям. Четвертый параметр функции qsort:

    int (*comp)(void *, void *)

сообщает, что comp — это указатель на функцию, которая получает два аргумента-указателя и возвращает результат типа int.

Использование comp в строке

    if ((*comp)(v[i], v[left]) < 0)

согласуется с объявлением «comp — это указатель на функцию», и, следовательно, *comp — это функция, а

    (*comp)(v[i], v[left])

это обращение к ней. Скобки здесь нужны, чтобы обеспечить правильную трактовку объявления; без них объявление

    int *comp(void *, void *)       /* НЕВЕРНО */

говорило бы, что comp — это функция, возвращающая указатель на int, а это совсем не то, что требуется.

Мы уже рассматривали функцию strcmp, сравнивающую две строки. Ниже приведена функция numcmp, которая сравнивает две строки, рассматривая их как числа; предварительно они переводятся в числовые значения функцией atof.

  #include <stdlib.h>

  /* numcmp: сравнивает s1 и s2 как числа */
  int numcmp(char *s1, char *s2)
  {
      double v1, v2;

      v1 = atof(s1);
      v2 = atof(s2);
      if (v1 < v2)
          return -1;
      else if (v1 > v2)
          return 1;
      else
          return 0;
  }

Функция swap, меняющая местами два указателя, идентична той, что мы привели ранее в этой главе за исключением того, что объявления указателей заменены на void*.

  void swap(void *v[], int i, int j)
  {
      void *temp;

      temp = v[i];
      v[i] = v[j];
      v[j] = temp;
  }

Программу сортировки можно дополнить и множеством других возможностей; реализовать некоторые из них предлагается в качестве упражнений.