我们可以在 C++ 中返回一个函数吗？

Question

我有一个包含三个函数的程序：main()、returnFunction() 和 functionToBeReturned()。 main() 必须致电 returnFunction()。我们可以使用functionToBeReturned()作为returnFunction()的返回值吗？

int functionToBeReturned()
{
    // some code here....
    return value;
}

int returnFunction()
{
    // some code here....
    return functionToBeReturned();
}

int main()
{
    returnFunction();
}

这样好吗……

Answer 1

在 C 中，您可以拥有和返回函数指针；它们基本上指向您可以调用的机器代码。您可能有一些库函数能够“创建”函数（例如，动态生成或加载一些机器代码）并提供指向新创建代码的指针（dlsym，JIT 库，....） 但是，在纯标准 C99 或 C11 或 C++11 中，无法在运行时创建原始纯函数（在机器代码级别）。在受限于标准 C++ 或C 的程序中，函数集是固定的（并且是所有指针函数可以获得的值集，除了NULL 指针）。由于 C 缺乏适当的闭包，许多 C 框架（例如 GTK 或其 Glib、libevent、....）处理 callbacks，由 convention 混合函数指针和客户端实现数据（例如，读取GTK tutorial，参见g_signal_connect，...）

在 C++（C++11 或更高版本）中，您还可以拥有 closures、匿名函数（即 lambda-s）和 std::function；例如

 std::function<int(int)> translation(int delta) {
    return [delta](int x) { return x + delta; };
 }

在返回的闭包中（它在语义上几乎表现得像一个函数，因为您可以调用和应用它），delta 是一个封闭值。

^{闭包是一个极其重要和困难的概念，与lambda calculus 和functional programming 有关。需要数周时间才能理解它，不要感到惊讶。另见Scheme、Lisp In Small Pieces、SICP....}

This answer 与非常相似的question 提供了更多详细信息。

在机器级别，C 或 C++ 函数指针通常是指向 code segment 的某个地址，但 C++ 闭包是一些内部对象（属于某些“匿名”类，在您的编译器实现内部）混合代码指针和封闭值或引用。

学习一些函数式编程语言，例如 Ocaml、Scheme、Clojure、Haskell 或 Common Lisp，可以提高你的思维能力（即使是用 C 或 C++ 编码）。

Answer 2

是的！函数指针是 C 和 C++ 的一部分。使用函数指针，您可以从其他函数返回函数，并将它们存储在类中等。Here 是关于它们的文章。

#include <iostream>
using namespace std;
int functionToBeReturned() {
    cout << "hello!" << endl;
}
int (*returnFunction())() {
    // Observe how the parentheses around returnFunction distinguish a function
    // returning a function pointer from a normal function.
    return functionToBeReturned;
}
int main() {
    int (*function)();
    function = returnFunction();
    function();
}

在这个程序中，returnFunction 是一个不接受任何内容并返回一个不接受任何内容并返回一个 int 的函数。涉及函数指针的声明在 C 和 C++ 中真的很难看！为了清楚起见，您可以考虑这样做：

typedef int (*returns_int_t)();

这为指向函数的指针定义了名称returns_int_t，该函数不接受任何内容并返回一个int。然后，你可以这样做：

#include <iostream>
using namespace std;

typedef int (*returns_int_t)();

int functionToBeReturned() {
    cout << "hello!" << endl;
}
returns_int_t returnFunction() {
    return functionToBeReturned;
}
int main() {
    returns_int_t function = returnFunction();
    function();
}

完全相同的事情。