Con trỏ hàm trong C++ (Function pointers)
Khóa học lập trình C++ căn bản
Danh sách bài học
Con trỏ hàm trong C++ (Function pointers)
Dẫn nhập
Ở bài học trước, mình đã chia sẻ cho các bạn về HÀM CÓ ĐỐI SỐ MẶC ĐỊNH TRONG C++ (Default arguments). Đối số mặc định rất hữu ích để chỉ định giá trị mặc định cho các tham số, và thường được sử dụng trong C++
Trong bài học này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về Con trỏ hàm trong C++ (Function pointers).
Nội dung
Để đọc hiểu bài này tốt nhất các bạn nên có kiến thức cơ bản về:
- CƠ BẢN VỀ HÀM VÀ GIÁ TRỊ TRẢ VỀ (Basics of Functions and Return values)
- CON TRỎ CƠ BẢN TRONG C++ (Pointers)
Trong bài ta sẽ cùng tìm hiểu các vấn đề:
- Đặt vấn đề
- Con trỏ hàm là gì?
- Gán địa chỉ của hàm cho con trỏ hàm
- Gọi một hàm bằng con trỏ hàm
- Truyền con trỏ hàm vào hàm dưới dạng đối số
- Đối số mặc định của tham số hàm kiểu con trỏ hàm
- std::function trong C++11
- Khai báo con trỏ hàm với từ khóa auto trong C++11
Đặt vấn đề
Cùng xem ví dụ sau:
int func(int a)
{
// do something
return a;
}
int main()
{
cout << func << '\n'; // in địa chỉ hàm func trong bộ nhớ
cout << func(1) << '\n'; // đi đến địa chỉ hàm func và thực thi hàm
return 0;
}
Output:
Giống như các biến, hàm cũng được lưu trữ tại một địa chỉ trong bộ nhớ. Khi hàm được gọi, chương trình sẽ đi đến địa chỉ của hàm trong bộ nhớ, sau đó thực thi mã lệnh tại vùng nhớ đó.
Vì hàm cũng có địa chỉ trong bộ nhớ, nên ta cũng có thể khai báo một con trỏ cho một hàm.
Con trỏ hàm là gì?
Con trỏ hàm là một biến lưu trữ địa chỉ của một hàm, thông qua biến đó, ta có thể gọi hàm mà nó trỏ tới.
Cú pháp khai báo con trỏ hàm:
<kiểu trả về> (*<tên con trỏ>)(<danh sách tham số>);
Ví dụ:
int(*fcnPtr)(int); // con trỏ hàm nhận vào 1 biến kiểu int và trả về kiểu int
void(*fcnPtr)(int, int); // con trỏ hàm nhận vào 2 biến kiểu int và trả về kiểu void
Chú ý: Dấu ngoặc () quanh *fcnPtr là bắt buộc.
Gán địa chỉ của hàm cho con trỏ hàm
Giống như mọi con trỏ khác, con trỏ hàm phải được định nghĩa giá trị trước khi sử dụng.
// khai báo prototype
int funcA();
int funcB();
void funcC();
double funcD(int a);
int main()
{
int(*fcnPtr)() = funcA(); // lỗi, không dùng dấu ngoặc đơn () sau tên hàm
int(*fcnPtrA)() = funcA; // ok, con trỏ fcnPtrA trỏ đến hàm funcA
fcnPtrA = funcB; // ok, fcnPtrA có thể trỏ đến một hàm khác có cùng cấu trúc
// fcnPtrA = &funcB; tương tự câu lệnh trên
int(*fcnPtr1)() = funcA; // ok
void(*fcnPtr2)() = funcA; // lỗi, kiểu trả về của con trỏ hàm và hàm không trùng nhau
void(*fcnPtr3)() = funcC; // ok
double(*fcnPtr4)(int) = funcD; // ok
return 0;
}
Không giống như các kiểu dữ liệu cơ bản, C++ sẽ ngầm chuyển đổi một hàm thành một con trỏ hàm nếu cần (vì vậy bạn không cần sử dụng toán tử (&) để lấy địa chỉ của hàm).
Chú ý: Cấu trúc (tham số và kiểu trả về) của con trỏ hàm phải khớp với cấu trúc của hàm.
Gọi một hàm bằng con trỏ hàm
Con trỏ hàm có thể được sử dụng để gọi hàm mà nó trỏ đến. Có hai cách để thực hiện lời gọi hàm:
#include<iostream>
using namespace std;
void swapNumber(int &a, int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main()
{
void(*ptrSwap) (int &, int &) = swapNumber;
int a = 5, b = 10;
cout << "Before: " << a << " " << b << endl;
// gọi hàm tường minh
(*ptrSwap)(a, b);
cout << "After: " << a << " " << b << endl;
// hoặc gọi hàm ngầm định
ptrSwap(a, b);
cout << "After: " << a << " " << b << endl;
return 0;
}
Output:
Chú ý: Các tham số mặc định của hàm không sử dụng được thông qua con trỏ hàm. Tham số mặc định được compiler xác định tại thời điểm biên dịch (compile) chương trình, còn con trỏ hàm được sử dụng tại thời điểm chương trình đang chạy (run time).
Truyền hàm vào hàm dưới dạng đối số
Con trỏ hàm cũng là một biến con trỏ, do đó chúng ta có thể sử dụng con trỏ hàm là tham số của một hàm nào đó. Khi tham số của hàm là con trỏ hàm, đối số chính là địa chỉ của hàm.
Ví dụ: Viết chương trình thực hiện việc sắp xếp tăng, giảm mảng 1 chiều các số nguyên. Nếu chưa có kiến thức về con trỏ hàm, có thể bạn sẽ thực hiện như bên dưới:
#include<iostream>
using namespace std;
// hoán đổi giá trị hai số
void swapNumber(int &a, int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// hàm sắp xếp tăng sử dụng thuật toán selection sort
void selectionSortAsc(int *arr, int n)
{
int i, j, min_idx;
// One by one move boundary of unsorted subarray
for (i = 0; i < n - 1; i++)
{
// Find the minimum element in unsorted array
min_idx = i;
for (j = i + 1; j < n; j++)
{
if (arr[min_idx] > arr[j])
{
min_idx = j;
}
}
// Swap the found minimum element with the first element
swapNumber(arr[min_idx], arr[i]);
}
}
// hàm sắp xếp giảm sử dụng thuật toán selection sort
void selectionSortDesc(int *arr, int n)
{
int i, j, max_idx;
// One by one move boundary of unsorted subarray
for (i = 0; i < n - 1; i++)
{
// Find the maximum element in unsorted array
max_idx = i;
for (j = i + 1; j < n; j++)
{
if (arr[max_idx] < arr[j])
{
max_idx = j;
}
}
// Swap the found maximum element with the first element
swapNumber(arr[max_idx], arr[i]);
}
}
/* Function to print an array */
void printArray(int arr[], int size)
{
int i;
for (i = 0; i < size; i++)
cout << arr[i] << " ";
cout << endl;
}
int main()
{
int arr[] = { 64, 25, 12, 22, 11 };
int n = sizeof(arr) / sizeof(int);
// Sắp xếp tăng
selectionSortAsc(arr, n);
cout << "Asc array: \n";
printArray(arr, n);
// Sắp xếp giảm
selectionSortDesc(arr, n);
cout << "Desc array: \n";
printArray(arr, n);
return 0;
}
Output:
Chương trình trên sử dụng thuật toán selection sort để sắp xếp mảng. Bạn có thể thấy, 2 hàm selectionSortAsc() và selectionSortDesc() chỉ khác nhau ở câu lệnh so sánh bên trong vòng lặp thứ 2.
Khi sử dụng con trỏ hàm, bạn có thể tạo ra 1 hàm sắp xếp tổng quát cho 2 hàm trên:
#include<iostream>
using namespace std;
void swapNumber(int &a, int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
bool asc(int a, int b)
{
return a > b;
}
bool desc(int a, int b)
{
return a < b;
}
void selectionSort(int *arr, int n, bool(*comparisonFcn)(int, int))
{
int i, j, find_idx;
// One by one move boundary of unsorted subarray
for (i = 0; i < n - 1; i++)
{
// Find the minimum element in unsorted array
find_idx = i;
for (j = i + 1; j < n; j++)
{
if (comparisonFcn(arr[find_idx], arr[j]))
{
find_idx = j;
}
}
// Swap the found minimum element with the first element
swapNumber(arr[find_idx], arr[i]);
}
}
/* Function to print an array */
void printArray(int arr[], int size)
{
int i;
for (i = 0; i < size; i++)
cout << arr[i] << " ";
cout << endl;
}
int main()
{
int arr[] = { 64, 25, 12, 22, 11 };
int n = sizeof(arr) / sizeof(int);
// Sắp xếp tăng
selectionSort(arr, n, asc);
cout << "Asc array: \n";
printArray(arr, n);
// Sắp xếp giảm
selectionSort(arr, n, desc);
cout << "Desc array: \n";
printArray(arr, n);
system("pause");
return 0;
}
Chương trình trên sử dụng con trỏ hàm là tham số thứ 3 của hàm selectionSort(). Khi có thêm những nhu cầu sắp xếp khác nhau, chúng ta chỉ cần viết thêm hàm có điều kiện sắp xếp, và thay đổi đối số thứ 3 khi gọi hàm, mà không phải viết lại toàn bộ thuật toán bên trong hàm.
Đối số mặc định của tham số hàm kiểu con trỏ hàm
Tương tự như những kiểu dữ liệu cơ bản khác, chúng ta có thể cung cập một đối số mặc định cho tham số hàm kiểu con trỏ hàm.
Ví dụ:
// mặc định hàm được sắp xếp tăng dần nếu không truyền vào đối số thứ 3
void selectionSort(int *arr, int n, bool(*comparisonFcn)(int, int) = asc);
int main()
{
int arr[] = { 64, 25, 12, 22, 11 };
int n = sizeof(arr) / sizeof(int);
// Sắp xếp tăng
selectionSort(arr, n);
// Sắp xếp giảm
selectionSort(arr, n, desc);
return 0;
}
std::function trong C++11
C++11 cung cấp một cách thay thế cho việc sử dụng con trỏ hàm bằng cách sử dụng kiểu dữ liệu std::function thuộc thư viện <functional> trong namespace std.
Ví dụ:
#include<functional>
#include<iostream>
using namespace std;
// khai báo prototype
int funcA();
double funcB(int);
void funcC(int &a, int &b);
int main()
{
function<int()> fncPtrA = funcA;
function<double(int)> fncPtrB = funcB;
function<void(int&, int&)> fncPtrC = funcC;
return 0;
}
Việc sử dụng kiểu dữ liệu std::function cũng tương tự như sử dụng con trỏ hàm, chỉ khác nhau về cách khai báo.
Khai báo con trỏ hàm với từ khóa auto trong C++11
Từ phiên bản C++11 trở về sau, từ khóa auto được dùng để tự động nhận dạng kiểu dữ liệu thông qua kiểu dữ liệu của giá trị khởi tạo ra nó. Vì vậy, từ khóa auto cũng có thể nhận dạng ra loại con trỏ hàm.
#include<iostream>
using namespace std;
void swapNumber(int &a, int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main()
{
auto ptrSwap = swapNumber;
int a = 5, b = 10;
cout << "Before: " << a << " " << b << endl;
ptrSwap(a, b);
cout << "After: " << a << " " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
Từ khóa auto giúp cú pháp đơn giản hơn. Tuy nhiên, nhược điểm là tất cả các chi tiết về các tham số và kiểu trả về của hàm đều bị ẩn, do đó dễ mắc lỗi hơn khi sử dụng con trỏ hàm.
Chú ý: Từ khóa auto xác định kiểu dữ liệu tại thời gian biên dịch, nên nó không được sử dụng cho tham số hàm. Vì vậy việc sử dụng nó có phần bị hạn chế.
Kết luận
Qua bài học này, bạn đã nắm được những kiến thức về Con trỏ hàm trong C++ (Function pointers).
Con trỏ hàm (function pointers) thường được sử dụng khi chúng ta có các hàm có cùng kiểu trả về và danh sách tham số, hoặc khi bạn cần truyền một hàm cho hàm khác.
Con trỏ hàm có cú pháp khai báo khó nhớ và dễ gây ra lỗi nếu chưa nắm rõ, bạn có thể đơn giản hóa bằng cách sử dụng kiểu std::function của C++11.
Trong bài tiếp theo, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về ĐỆ QUY TRONG C++ (Recursion).
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hãy để lại bình luận hoặc góp ý của mình để phát triển bài viết tốt hơn. Đừng quên “Luyện tập – Thử thách – Không ngại khó”.
Tải xuống
Tài liệu
Nhằm phục vụ mục đích học tập Offline của cộng đồng, Kteam hỗ trợ tính năng lưu trữ nội dung bài học Con trỏ hàm trong C++ (Function pointers) dưới dạng file PDF trong link bên dưới.
Ngoài ra, bạn cũng có thể tìm thấy các tài liệu được đóng góp từ cộng đồng ở mục TÀI LIỆU trên thư viện Howkteam.com
Đừng quên like và share để ủng hộ Kteam và tác giả nhé!
Thảo luận
Nếu bạn có bất kỳ khó khăn hay thắc mắc gì về khóa học, đừng ngần ngại đặt câu hỏi trong phần bên dưới hoặc trong mục HỎI & ĐÁP trên thư viện Howkteam.com để nhận được sự hỗ trợ từ cộng đồng.
Nội dung bài viết
Tác giả/Dịch giả
Khóa học
Khóa học lập trình C++ căn bản
Hiện nay, C++ đã là cái tên rất quen thuộc trong ngành lập trình. Mặc dù C++ là ngôn ngữ lập trình đã ra đời khá lâu, nhưng không phải ai cũng có cơ hội để tìm hiểu về nó.
Vì vậy, Kteam đã xây dựng lên khóa học LẬP TRÌNH C++ CĂN BẢN để cung cấp một lượng kiến thức về ngôn ngữ C++ nói riêng, và các khái niệm khác trong lập trình nói chung.
Nội dung khóa học sẽ được phân tách một cách chi tiết, nhằm giúp các bạn dễ hiểu và thực hành được ngay. Serial dành cho những bạn chưa có bất kỳ kiến thức gì về lập trình, hoặc những bạn mất căn bản muốn lấy lại kiến thức nền tảng lập trình, cụ thể là C++.
Chào ad,
Ad cho em hỏi là tại sao khúc int n = sizeof(arr) / sizeof(int); phải tính như thế ạ, ?, mà không phải int n = size(arr);
Em cảm ơn trước
Chào ad.
Ad cho em hỏi là nếu như mình dùng con trỏ hàm thì chỉ cần gọi hàm lúc khai báo con trỏ hàm còn những lần sau khi mình cần dùng hàm thì chỉ cần gọi con trỏ hàm thì nó sẽ tối ưu thời gian hơn là mình gọi hàm phải không ạ?