Функции

4.6.8 Неопределенное число параметров

Существуют функции, в описании которых невозможно указать число и типы всех допустимых параметров. Тогда список формальных параметров завершается эллипсисом (...), что означает: "и, возможно, еще несколько аргументов". Например:

int printf(const char* ...);

При вызове printf обязательно должен быть указан параметр типа char*, однако могут быть (а могут и не быть) еще другие параметры. Например:

printf("Hello, world\n");
printf("My name is %s %s\n", first_name, second_name);
printf("%d + %d = %d\n", 2,3,5);

Такие функции пользуются для распознавания своих фактических параметров недоступной транслятору информацией. В случае функции printf первый параметр является строкой, специфицирующей формат вывода. Она может содержать специальные символы, которые позволяют правильно воспринять последующие параметры. Например, %s означает -"будет фактический параметр типа char*", %d означает -"будет фактический параметр типа int". Но транслятор этого не знает, и поэтому он не может убедиться, что объявленные параметры действительно присутствуют в вызове и имеют соответствующие типы. Например, следующий вызов

printf("My name is %s %s\n",2);

нормально транслируется, но приведет (в лучшем случае) к неожиданной выдаче. Можете проверить сами.

Очевидно, что раз параметр не описан, то транслятор не имеет сведений для контроля и стандартных преобразований типа этого параметра. Поэтому char или short передаются как int, а float как double, хотя пользователь, возможно, имел в виду другое.

В хорошо продуманной программе может потребоваться, в виде исключения, лишь несколько функций, в которых указаны не все типы параметров. Чтобы обойти контроль типов параметров, лучше использовать перегрузку функций или стандартные значения параметров, чем параметры, типы которых не были описаны. Эллипсис становится необходимым только тогда, когда могут меняться не только типы, но и число параметров. Чаще всего эллипсис используется для определения интерфейса с библиотекой стандартных функций на С, если этим функциям нет замены:

extern "C" int fprintf(FILE*, const char* ...);
 extern "C" int execl(const char* ...);

Есть стандартный набор макроопределений, находящийся в <stdarg.h>, для выбора незаданных параметров этих функций. Рассмотрим функцию реакции на ошибку, первый параметр которой показывает степень тяжести ошибки. За ним может следовать произвольное число строк. Нужно составить сообщение об ошибке с учетом, что каждое слово из него передается как отдельная строка:

extern void error(int ...)
extern char* itoa(int);

main(int argc, char* argv[])
{
 switch (argc) {
 case 1:
error(0,argv[0],(char*)0);
break;
 case 2:
error(0,argv[0],argv[1],(char*)0);
break;
 default:
error(1,argv[0],
      "With",itoa(argc-1),"arguments",(char*)0);
 }
 // ...
}

Функция itoa возвращает строку символов, представляющую ее целый параметр. Функцию реакции на ошибку можно определить так:

#include <stdarg.h>

void error(int severity ...)
       /*
 за "severity" (степень тяжести ошибки) следует
 список строк, завершающийся нулем
      */
      {
va_list ap;
va_start(ap,severity);   // начало параметров

for (;;) {
char* p = va_arg(ap,char*);
if (p == 0) break;
cerr << p << ' ';
}

va_end(ap);     // очистка параметров

cerr << '\n';
if (severity) exit(severity);
}

Вначале при вызове va_start() определяется и инициализируется va_list. Параметрами макроопределения va_start являются имя типа va_list и последний формальный параметр. Для выборки по порядку неописанных параметров используется макроопределение va_arg(). В каждом обращении к va_arg нужно задавать тип ожидаемого фактического параметра. В va_arg() предполагается, что параметр такого типа присутствует в вызове, но обычно нет возможности проверить это. Перед выходом из функции, в которой было обращение к va_start, необходимо вызвать va_end. Причина в том, что в va_start() могут быть такие операции со стеком, из-за которых корректный возврат из функции становится невозможным. В va_end() устраняются все нежелательные изменения стека.

Приведение 0 к (char*)0 необходимо потому, что sizeof(int) не обязано совпадать с sizeof(char*). Этот пример демонстрирует все те сложности, с которыми приходится сталкиваться программисту, если он решил обойти контроль типов, используя эллипсис.

4.6.9 Указатель на функцию

Возможны только две операции с функциями: вызов и взятие адреса. Указатель, полученный с помощью последней операции, можно впоследствии использовать для вызова функции. Например:

void error(char* p) { /* ... */ }

 void (*efct)(char*);   // указатель на функцию

 void f()
 {
efct = &error;       // efct настроен на функцию error
(*efct)("error");    // вызов error через указатель efct
 }

Для вызова функции с помощью указателя ( efct в нашем примере) надо вначале применить операцию косвенности к указателю - *efct. Поскольку приоритет операции вызова () выше, чем приоритет косвенности *, нельзя писать просто *efct("error"). Это будет означать *(efct("error")), что является ошибкой. По той же причине скобки нужны и при описании указателя на функцию. Однако, писать просто efct("error") можно, т.к. транслятор понимает, что efct является указателем на функцию, и создает команды, делающие вызов нужной функции.

Отметим, что формальные параметры в указателях на функцию описываются так же, как и в обычных функциях. При присваивании указателю на функцию требуется точное соответствие типа функции и типа присваиваемого значения. Например:

void (*pf)(char*);// указатель на void(char*)
void f1(char*); // void(char*);
int f2(char*);  // int(char*);
void f3(int*);  // void(int*);

void f()
{
pf = &f1;     // нормально
pf = &f2;     // ошибка: не тот тип возвращаемого
  // значения
pf = &f3;     // ошибка: не тот тип параметра

(*pf)("asdf");// нормально
(*pf)(1);     // ошибка: не тот тип параметра

int i = (*pf)("qwer");    // ошибка: void присваивается int
}

Правила передачи параметров одинаковы и для обычного вызова, и для вызова с помощью указателя.

Часто бывает удобнее обозначить тип указателя на функцию именем, чем все время использовать достаточно сложную запись. Например:

typedef int (*SIG_TYP)(int);    // из <signal.h>
  typedef void (SIG_ARG_TYP)(int);
  SIG_TYP signal(int, SIG_ARG_TYP);

Также часто бывает полезен массив указателей на функции. Например, можно реализовать систему меню для редактора с вводом, управляемым мышью, используя массив указателей на функции, реализующие команды. Здесь нет возможности подробно описать такой редактор, но дадим самый общий его набросок:

typedef void (*PF)();

 PF edit_ops[] = { // команды редактора
 &cut, &paste, &snarf, &search
 };

 PF file_ops[] = { // управление файлом
&open, &reshape, &close, &write

 };

Далее надо определить и инициализировать указатели, с помощью которых будут запускаться функции, реализующие выбранные из меню команды. Выбор происходит нажатием клавиши мыши:

PF* button2 = edit_ops;
 PF* button3 = file_ops;

Для настоящей программы редактора надо определить большее число объектов, чтобы описать каждую позицию в меню. Например, необходимо где-то хранить строку, задающую текст, который будет выдаваться для каждой позиции. При работе с системой меню назначение клавиш мыши будет постоянно меняться. Частично эти изменения можно представить как изменения значений указателя, связанного с данной клавишей. Если пользователь выбрал позицию меню, которая определяется, например, как позиция 3 для клавиши 2, то соответствующая команда реализуется вызовом:

(*button2[3])();

Чтобы полностью оценить мощность конструкции указатель на функцию, стоит попытаться написать программу без нее. Меню можно изменять в динамике, если добавлять новые функции в таблицу команд. Довольно просто создавать в динамике и новые меню.

Указатели на функции помогают реализовать полиморфические подпрограммы, т.е. такие подпрограммы, которые можно применять к объектам различных типов:

typedef int (*CFT)(void*,void*);

void sort(void* base, unsigned n, unsigned int sz, CFT cmp)
/*
  Сортировка вектора "base" из n элементов
  в возрастающем порядке;
  используется функция сравнения, на которую указывает cmp.
  Размер элементов равен "sz".

  Алгоритм очень неэффективный: сортировка пузырьковым методом
*/
{
  for (int i=0; i<n-1; i++)
      for (int j=n-1; i<j; j--) {
 char* pj = (char*)base+j*sz;  // b[j]
 char* pj1 = pj - sz;// b[j-1]
 if ((*cmp)(pj,pj1) < 0) {
 // поменять местами b[j] и b[j-1]
for (int k = 0; k<sz; k++) {
    char temp = pj[k];
    pj[k] = pj1[k];
    pj1[k] = temp;
}
}
}
 }

В подпрограмме sort неизвестен тип сортируемых объектов; известно только их число (размер массива), размер каждого элемента и функция, которая может сравнивать объекты. Мы выбрали для функции sort() такой же заголовок, как у qsort() - стандартной функции сортировки из библиотеки С. Эту функцию используют настоящие программы. Покажем, как с помощью sort() можно отсортировать таблицу с такой структурой:

struct user {
   char* name;     // имя
   char* id;       // пароль
   int dept;       // отдел
};

typedef user* Puser;

user heads[] = {
     "Ritchie D.M.",      "dmr",   11271,
     "Sethi R.","ravi",  11272,
     "SZYmanski T.G.",    "tgs",   11273,
     "Schryer N.L.",      "nls",   11274,
     "Schryer N.L.",      "nls",   11275
     "Kernighan B.W.",    "bwk",   11276
};

void print_id(Puser v, int n)
{
  for (int i=0; i<n; i++)
      cout << v[i].name << '\t'
<< v[i].id << '\t'
<< v[i].dept << '\n';
}

Чтобы иметь возможность сортировать, нужно вначале определить подходящие функции сравнения. Функция сравнения должна возвращать отрицательное число, если ее первый параметр меньше второго, нуль, если они равны, и положительное число в противном случае:

int cmp1(const void* p, const void* q)
// сравнение строк, содержащих имена
{
  return strcmp(Puser(p)->name, Puser(q)->name);
}

int cmp2(const void* p, const void* q)
// сравнение номеров отделов
{
  return Puser(p)->dept - Puser(q)->dept;
}

Следующая программа сортирует и печатает результат:

int main()
{
 sort(heads,6,sizeof(user),&cmp1);
 print_id(heads,6);    // в алфавитном порядке
 cout << "\n";
 sort(heads,6,sizeof(user),&cmp2);
 print_id(heads,6);    // по номерам отделов
}

Допустима операция взятия адреса и для функции-подстановки, и для перегруженной функции.

Отметим, что неявное преобразование указателя на что-то в указатель типа void* не выполняется для параметра функции, вызываемой через указатель на нее. Поэтому функцию

int cmp3(const mytype*, const mytype*);

нельзя использовать в качестве параметра для sort(). Поступив иначе, мы нарушаем заданное в описании условие, что cmp3() должна вызываться с параметрами типа mytype*. Если вы специально хотите нарушить это условие, то должны использовать явное преобразование типа.