Bài 29.124 phút đọc

Cú pháp con trỏ hàm

Sau bài này bạn sẽ làm được

Khai báo và gán con trỏ hàm đúng cú pháp
Phân biệt hàm trả về con trỏ với con trỏ tới hàm
Dùng typedef để mọi khai báo về sau đọc được
Đọc khai báo phức tạp theo quy tắc xoáy trôn ốc

Bài 13.5 đã giới thiệu con trỏ hàm như một loại con trỏ. Chương này coi nó là một công cụ thiết kế: cách tách phần thay đổi khỏi phần cố định, cách thay chuỗi switch bằng một bảng, và cách C mô phỏng đa hình. Bài đầu tiên lo phần cú pháp cho xong.

#Hàm cũng có địa chỉ

dia-chi.c

#include <stdio.h>

int cong(int a, int b) { return a + b; }

int main(void) {
    int (*op)(int, int) = cong;

    printf("op(2,3)       = %d\n", op(2, 3));
    printf("(*op)(2,3)    = %d\n", (*op)(2, 3));
    printf("(&cong)(2,3)  = %d\n", (&cong)(2, 3));
    printf("(****op)(2,3) = %d\n", (****op)(2, 3));

    printf("dia chi cong  = %p\n", (void *)(size_t)cong);
    printf("dia chi op    = %p\n", (void *)(size_t)op);
    printf("op == cong ?  %s\n", op == cong ? "co" : "khong");

    return 0;
}

terminal

gcc -std=c11 -Wall -Wextra -o dia-chi dia-chi.c && ./dia-chi

op(2,3)       = 5
(*op)(2,3)    = 5
(&cong)(2,3)  = 5
(****op)(2,3) = 5
dia chi cong  = 0000000000401550
dia chi op    = 0000000000401550
op == cong ?  co

Vì sao bốn dấu sao vẫn chạy

/* Ten ham TU DONG suy bien thanh con tro toi ham,
   giong het cach ten mang suy bien thanh con tro o Bai 12.7.

   cong      ->  con tro toi ham
   &cong     ->  con tro toi ham, giong het cai tren
   *op       ->  ham, roi lai suy bien thanh con tro
   **op      ->  cung vay
   ****op    ->  cung vay

   Nen ca bon cach goi deu tuong duong. Trong thuc te:

     op(2, 3)     <- viet the nay
     (*op)(2, 3)  <- kieu cu, van gap trong ma xua

   Chon mot roi giu nhat quan. Khoa hoc nay dung cach thu nhat. */

Con trỏ hàm không phải con trỏ dữ liệu

void *p = (void *)cong;      /* KHONG kha chuyen theo chuan C */

/* Chuan C khong bao dam con tro ham va con tro du lieu
   cung kich thuoc, hay chuyen doi qua lai duoc.

   Tren kien truc Harvard nhu mot so vi dieu khien,
   ma lenh va du lieu nam o hai khong gian dia chi khac nhau,
   va con tro ham that su rong hon con tro du lieu.

   POSIX BAT BUOC chuyen doi duoc, vi dlsym tra ve void*.
   Nen tren Linux va macOS thi an toan, con noi khac thi khong. */

/* Muon in dia chi ham cho muc dich go loi: */
printf("%p\n", (void *)(size_t)cong);   /* qua so nguyen, tranh canh bao */

#Khai báo và gán

kieu_tra_ve (*ten)(danh_sach_tham_so);

int    (*op)(int, int);              /* nhan hai int, tra ve int */
void   (*xu_ly)(void);               /* khong tham so, khong tra ve */
double (*tinh)(const double *, size_t);
int    (*ss)(const void *, const void *);   /* dang cua qsort */

Cách viết	Hợp lệ	Ghi chú
op = cong;	Có	Cách thường dùng
op = &cong;	Có	Tương đương, dấu và là tùy chọn
op(2, 3)	Có	Cách gọi thường dùng
(*op)(2, 3)	Có	Tương đương, kiểu cũ
op == cong	Có	So sánh địa chỉ
op = NULL;	Có	Con trỏ hàm rỗng, phải kiểm trước khi gọi
op + 1	Không	Không có số học con trỏ trên con trỏ hàm
sizeof(*op)	Không	Không lấy kích thước một hàm được

Luôn kiểm tra con trỏ hàm trước khi gọi

Gọi thẳng

typedef struct {
    void (*ve)(const Hinh *);
} HinhVTable;

h->vt->ve(h);          /* neu ve la NULL: SAP */

Kiểm, hoặc có hàm mặc định

if (h->vt->ve) h->vt->ve(h);

/* Hoac dat mot ham rong lam mac dinh, de cho goi khong phai kiem: */
static void ve_khong_lam_gi(const Hinh *h) { (void)h; }

static const HinhVTable TRON_VT = {
    .dien_tich = tron_dt,
    .ve        = ve_khong_lam_gi,     /* thay vi NULL */
};

Gọi qua con trỏ NULL không cho ra lỗi đẹp như đọc qua con trỏ NULL. Chương trình nhảy tới địa chỉ 0 và thường nhận lỗi phân đoạn với ngăn xếp đã hỏng, nên trình gỡ lỗi cũng khó nói bạn đang ở đâu.

Danh sách tham số rỗng khác void

void (*f)();        /* C17 tro ve truoc: KHONG noi gi ve tham so.
                       Truyen bao nhieu doi so cung khong bi bao loi. */

void (*g)(void);    /* noi ro: KHONG co tham so nao */

f(1, 2, 3);         /* voi f: khong ai canh bao, va co the sap */
g(1, 2, 3);         /* voi g: error: too many arguments to function 'g' */

/* Tu C23, () co nghia giong (void). Nhung ma cua ban con phai
   chay tren trinh bien dich cu, nen VIET RO (void). */

#Hai khai báo dễ nhầm

Một cặp dấu ngoặc đổi hẳn ý nghĩa. Không có cách nào đoán ra, chỉ có cách nhớ.

int *f(int);          /* f la HAM, nhan int, tra ve con tro toi int */
int (*f)(int);        /* f la CON TRO, tro toi ham nhan int tra ve int */

Vì sao dấu ngoặc lại quan trọng

/* Trong C, hai toan tu hau to co do uu tien CAO HON dau sao:

     ()   goi ham
     []   chi so mang

   Nen:
     int *f(int)     doc la:  f la ham(int) tra ve  (int *)
                              ^^^^^^^^^^^^ ap dung truoc
     int (*f)(int)   doc la:  f la (con tro) toi ham(int) tra ve int
                                   ^^^^^^^^ ngoac ep dau sao ap dung truoc

   Cung quy tac voi mang, ma Bai 13.4 da gap: */

int *a[10];           /* mang 10 con tro toi int */
int (*a)[10];         /* con tro toi mang 10 int */

Khai báo	Đọc là
int *f(int);	Hàm nhận int, trả về con trỏ int
int (*f)(int);	Con trỏ tới hàm nhận int trả về int
int *a[10];	Mảng 10 con trỏ int
int (*a)[10];	Con trỏ tới mảng 10 int
int (*f[10])(int);	Mảng 10 con trỏ tới hàm
int ((f)(int))(int);	Con trỏ tới hàm trả về con trỏ tới hàm

Hàm trả về con trỏ hàm là chỗ cú pháp gãy hẳn

Viết thẳng

int (*chon_phep_toan(char c))(int, int);

/* Doc duoc, nhung phai mat mot phut.
   Va khi ban them const, hoac them tham so, no thanh khong doc noi. */

Qua typedef

typedef int (*PhepToan)(int, int);

PhepToan chon_phep_toan(char c);

/* Mot dong, doc mot lan la hieu. */

#typedef làm mọi thứ đọc được

typedef int (*PhepToan)(int, int);
/*      ^^^ ^  ^^^^^^^^  ^^^^^^^^^^
        |   |     |          tham so
        |   |     ten kieu MOI
        |   kieu tra ve
        tu khoa typedef

   Chu y: ten kieu nam o GIUA, khong phai o cuoi nhu typedef thuong. */

typedef void   (*XuLySuKien)(int ma, void *ngu_canh);
typedef int    (*SoSanh)(const void *, const void *);
typedef size_t (*BamChuoi)(const char *);

Sau typedef thì mọi chỗ dùng đều gọn

PhepToan f = cong;                       /* khai bao bien */

PhepToan bang[] = { cong, tru, nhan };   /* mang */

PhepToan chon(char c);                   /* gia tri tra ve */

void dat_xu_ly(PhepToan f);              /* tham so */

typedef struct {
    const char *ten;
    PhepToan    ham;                     /* truong trong struct */
} MucBang;

/* Khong co typedef thi dong thu ba phai viet la:
     int (*chon(char c))(int, int);
   va dong cuoi la:
     int (*ham)(int, int); */

Nên typedef con trỏ hay typedef hàm

/* Cach 1: typedef ca CON TRO, dau sao nam trong typedef */
typedef int (*PhepToan)(int, int);

PhepToan f = cong;              /* khong thay dau sao o cho dung */

/* Cach 2: typedef HAM, dau sao nam o cho dung */
typedef int PhepToanHam(int, int);

PhepToanHam *f = cong;          /* dau sao hien ro */

/* Cach 2 co mot loi ich that: nhin vao khai bao la biet ngay
   day la con tro. Voi cach 1, doc "PhepToan f" thi khong biet
   f la mot gia tri hay mot con tro.

   Nhung cach 1 pho bien hon nhieu, va thu vien chuan cung dung no.
   Khoa hoc nay dung cach 1, va dat ten kieu bat dau bang chu hoa
   de nhac rang day la mot kieu con tro. */

typedef con trỏ hàm không cho gán chéo kiểu

typedef int (*PhepToan)(int, int);
typedef int (*HaiSo)(int, int);          /* CUNG chu ky */

PhepToan f = cong;
HaiSo    g = f;                          /* HOP LE: hai typedef cung kieu */

typedef long (*PhepToanLong)(long, long);

PhepToanLong h = cong;                   /* gcc bao:
     warning: initialization of 'PhepToanLong'
              {aka 'long int (*)(long int, long int)'}
              from incompatible pointer type 'int (*)(int, int)'
              [-Wincompatible-pointer-types] */

/* typedef chi dat TEN KHAC cho cung mot kieu, no khong tao ra
   kieu moi. Hai typedef co cung chu ky thi thay the nhau duoc. */

#Đọc khai báo phức tạp

Quy tắc xoáy trôn ốc

void (*(*f)(int))(double);

/* Buoc 1: tim TEN. Do la f.
   Buoc 2: nhin sang PHAI truoc, roi sang TRAI, roi mo rong dan.

   f                          f la
   (*f)                       con tro toi
   (*f)(int)                  ham nhan int, tra ve
   *(*f)(int)                 con tro toi
   (*(*f)(int))(double)       ham nhan double, tra ve
   void ...                   void

   Doc thanh cau: f la con tro toi ham nhan int, tra ve con tro
   toi ham nhan double va tra ve void. */

terminal

# Công cụ cdecl dịch hộ, có bản web tại cdecl.org

cdecl explain 'void (*(*f)(int))(double)'

declare f as pointer to function (int) returning pointer to function (double) returning void

cdecl declare f as array 10 of pointer to function returning int

int (*f[10])(void)

Nhưng cách đúng là đừng bao giờ viết thế

/* Thay vi: */
void (*(*f)(int))(double);

/* Viet: */
typedef void (*XuLyDouble)(double);
typedef XuLyDouble (*ChonXuLy)(int);

ChonXuLy f;

/* Doc tu duoi len: f chon ra mot XuLyDouble tu mot so int.
   Ba dong, va khong ai phai xoay tron oc. */

Ba khai báo bạn sẽ gặp trong thư viện chuẩn

/* qsort: tham so thu tu la con tro ham */
void qsort(void *co_so, size_t n, size_t co,
           int (*ss)(const void *, const void *));

/* signal: nhan con tro ham VA tra ve con tro ham */
void (*signal(int sig, void (*xu_ly)(int)))(int);

/* Viet lai cho de doc: */
typedef void (*XuLyTinHieu)(int);
XuLyTinHieu signal(int sig, XuLyTinHieu xu_ly);

/* atexit: dang ky ham chay khi chuong trinh ket thuc */
int atexit(void (*ham)(void));

Khai báo của signal là ví dụ kinh điển về cú pháp tệ

void (*signal(int, void (*)(int)))(int);

/* Xoay tron oc:
   signal                             signal la
   signal(int, void (*)(int))         ham nhan (int, con tro ham), tra ve
   *signal(...)                       con tro toi
   (*signal(...))(int)                ham nhan int, tra ve
   void                               void

   POSIX da them mot typedef cho de tho: */
typedef void (*sig_t)(int);
sig_t signal(int sig, sig_t xu_ly);

Tự làm thử

Viết chương trình gọi cùng một hàm bằng cả bốn cách ở đầu bài và xác nhận chúng cho cùng kết quả.
Khai báo int *f(int); và int (*g)(int); trong cùng một tệp, gán g bằng một hàm rồi thử gán f.
Viết typedef cho một hàm nhận const char * và trả về size_t, rồi dùng nó làm tham số, biến, và trường struct.
Đọc khai báo char (*(*x[3])())[5]; bằng quy tắc xoáy trôn ốc, rồi kiểm lại bằng cdecl.
Viết lại khai báo của signal bằng hai typedef và xác nhận nó biên dịch được.

Trình chấm điểm tự động sẽ được bổ sung ở giai đoạn sau. Hiện tại bạn tự chạy thử trên máy.

Tóm tắt

Tên hàm tự suy biến thành con trỏ hàm, nên cong và &cong giống nhau, và op(2,3) với (*op)(2,3) cũng vậy.
Con trỏ hàm không bảo đảm chuyển đổi được với void * theo chuẩn C, dù POSIX bắt buộc điều đó.
int *f(int) là hàm trả về con trỏ, còn int (*f)(int) là con trỏ tới hàm. Dấu ngoặc là toàn bộ khác biệt.
typedef đặt tên kiểu ở giữa chứ không ở cuối, và nó làm mọi chỗ dùng về sau đọc được.
Khai báo phức tạp đọc bằng quy tắc xoáy trôn ốc, nhưng cách đúng là đừng viết chúng.