函数指针与类成员函数指针的区别

C++ 指针

 2017/09/25

前言

在C语言中，曾感受过函数指针的威力。C++也并未摒弃这一强大的开发特性。众所周知，在C++中允许定义类这一种新型的数据类型。那么，在类中定义的函数应当也可以被函数指针所指向并调用。
本文就函数指针与类成员函数指针之间的联系与区别展开讨论。

函数指针回顾

void foo1(int a = 1)
{
	std::cout<<"foo1 test: "<<a<<std::endl;
}
int main()
{
	foo1();
  	void (*fooP)(int) = foo1;
  	fooP(2);
}
//osx & g++ 编译通过
//输出结果为：
//foo1 test: 1
//foo1 test: 2

以上代码样例，展示了函数指针的使用方法。接下来。我们接着讨论类成员函数。

类成员函数指针

在C++中，通过基类指针或引用可指向派生类指针或引用【隐式向上转换】实现多态。我们不得不提出一个问题，也即在指针函数中，是否也会存在类似于多态的问题。
接下来是一段代码，请越过它，跟随代码后的分析阅读。

class Animal
{
public:
    int value;
    void speak()
    {
        cout << "I am a Animal!" << endl;
        printf ("%d\n", &Animal::speak);
    }
    virtual void eat()
    {
        cout << "Animal eat xxx" << endl;
    }
    Animal()
    {
        value = 1;
    }
    
};
class Cat: public Animal
{
public:
    void speak()
    {
        cout << "I am a Cat" << endl;
    }
    virtual void eat()
    {
        cout << "Cat eat fish" << endl;
    }
    Cat()
    {
        value = 2;
    }
};
typedef void (Animal::*aP)();
typedef void (Cat::*cP)();
int main()
{
    Animal ae;
    aP iap;
    iap = &Animal::speak;
    (ae.*iap)();
    
    Cat ce;
    cP icp;
  	icp = (void (Cat::*)())iap;
    (ce.*icp)();
    
 
    //------------------------------------
    iap = &Animal::eat;  
    (ae.*iap)();
  	
  	icp = &Cat::eat; 
    (ce.*icp)();
    
    icp = (void (Cat::*)())iap;
    (ce.*icp)();
    return 0;
}

在代码中，我们定义了两个类Cat & Animal。并定义Animail类中的eat函数为虚且在Cat类中重新定义了eat函数。

1 2	typedef void (Animal::aP)(); typedef void (Cat::cP)();

定义新数据类型Animal函数指针与Cat函数指针分别为aP与cP

    Animal ae;
    aP iap;
    iap = &Animal::speak;
    (ae.*iap)();
//-------here are the results
//I am a Animal!
//36290096

将Animail中的speak函数地址绑定到iap函数指针中，并调用。

	Cat ce;
    cP icp;
  	icp = (void (Cat::*)())iap;
    (ce.*icp)();
//-------here are the results
//I am a Animal!
//36290096

将iap【Animail函数指针】强制转换为Cat函数指针并赋值于icp，调用icp。

经过观察可知，两个输出的结果相同。其原因为：对于动态成员函数，函数地址在编译之前便确定了。

ps：关于该问题，请参阅C++类中的函数地址问题

	iap = &Animal::eat;  
    (ae.*iap)();
  	
  	icp = &Cat::eat; 
    (ce.*icp)();
    
    icp = (void (Cat::*)())iap;
    (ce.*icp)();
//------here are the results
//Animal eat xxx
//Cat eat fish
//Cat eat fish

首先强调eat函数为虚函数，虚函数常被用于多态。

代码分别绑定iap & icp指针于Animal & Cat eat函数上。输出结果符合预期。

而后将iap指针强制转换为Cat::*函数指针后，输出结果转变为Cat类中的eat函数，其原因是虚函数运行函数在运行阶段决定，与上述的动态函数的行为有决定性的差异。

结

在撰写该文章时，借鉴了：如何使用指向类的成员函数的指针（详解！）一文，深刻的体会到了C++的博大精深，以及自己在输出这些概念时的不顺畅。希望自己日后多多精进。该文章中同事推荐了，深入探索C++对象模型，日后有机会必定拜读。

