是否可以“typedef”（某种）函数原型？

Question

我有多个彼此相似的函数——它们接受相同的参数，并返回相同的类型：

double mathFunction_1(const double *values, const size_t array_length);

我已经使用了指向这些函数的 typedef 指针，因为我将它们存储为一个数组，以便在同一数据上轻松使用任意数量的它们，映射它们等：

typedef double (* MathFunction_ptr )(const double *, const size_t);

double proxy(MathFunction_ptr mathfun_ptr, const double *values, const size_t array_length);

我想要实现的是与声明和定义函数类似的易用性，就像我已经使用指向它们的指针一样。

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因此，我正在考虑使用类似的 typedef 来更轻松地编写实际函数。我试过这样做：

// declaration
typedef double MathFunction (const double *values, const size_t array_length);
MathFunction mathFunction_2;

以下方法部分有效。它让我在声明中“节省了一些击键”，但定义必须完全输入。

double mathFunction_2(const double *values, const size_t array_length)
{
    // ...
}

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我通过更多搜索这个问题发现的是：Can a function prototype typedef be used in function definitions?

但是它没有提供很多替代方案，只是重申我在其他实验中尝试做的事情根据标准是被禁止的。它提供的唯一选择是使用

#define FUNCTION(name) double name(const double* values, size_t array_length)

这对我来说听起来很笨拙（因为我对使用预处理器持谨慎态度和怀疑态度）。

我正在尝试做的事情有哪些替代方案？

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我尝试过的另外两种不起作用的方法（而且，正如我刚刚读到的，根据 C 标准 6.9.1，它们是被禁止且绝对错误的）：

1.这种方法不起作用，因为这意味着我告诉它定义一个变量 mathFunction_2（我相信该变量被视为一个指针，尽管我还不太了解这一点）就像一个功能：

MathFunction mathFunction_2
{
    // ...
}

2.这种方法不起作用，因为这意味着我告诉它创建一个返回函数的函数（在 C 语言中是不可接受的）：

MathFunction mathFunction_2()
{
    // ...
}

Answer 1

您可以使用typedef 作为签名（另请参阅this）：

typedef double MathFunction_ty (const double *, const size_t);

然后声明几个相同签名的函数：

MathFunction_ty func1, func2;

或声明一些函数 pointer 使用它：

MathFunction_ty* funptr;

等等...所有这些都在C11，阅读n1570。

但是定义必须完全输入。

当然，因为你需要在函数的中为每个形参赋予一个name（并且这样的名字不是函数类型的一部分） >定义。因此

double func1(const double*p, const size_t s) {
  return (double)s * p[0];
}

和

double func1(cont double*arr, const size_t ix) {
   return arr[ix];
}

具有相同的类型（上面用MathFunction_ty表示的类型），即使它们的形参（或形参）名称不同。

您可能会滥用预处理器并使用丑陋的宏来缩短此类函数的定义：

// ugly code:
#define DEFINE_MATH_FUNCTION(Fname,Arg1,Arg2) \
   double Fname (const double Arg1, const size_t Arg2)
DEFINE_MATH_FUNCTION(func1,p,s) { return (double)s * p[0]; }

我发现这样的代码令人困惑且难以阅读。我不推荐这样的编码，即使它肯定是可能的。但有时我会编写类似的代码（出于其他原因）。

^{（顺便说一句，想象一下如果 C 需要每个第一个形式参数都被命名为 $1，每个第二个形式参数都被命名为 $2 等等......；恕我直言使编程语言的可读性大大降低；因此形式参数的名称对人类读者很重要，即使系统名称会使编译器的工作更简单）}

还可以阅读 λ-calculus、anonymous functions（C 没有它们，但 C++ 有 lambda expressions）、closures（它们是不是 C 函数，因为它们具有封闭值所以将代码与数据混合；C++ 有std::function-s)、callbacks（“模仿”闭包的必要约定）...阅读SICP，它将提高您对 C 的思考或 C++。另请查看that 答案。

Answer 2

不幸的是，在 CI 中，如果不使用预处理器宏，没有任何方法可以满足您的要求，至少我个人同意您的评估，即它们很笨重并且应该避免（尽管这是一个问题意见和开放辩论）。

在 C++ 中，您可能会利用 auto parameters in lambdas。

您在此处显示的示例函数签名实际上并不复杂，我不会担心感知到的重复。如果签名要复杂得多，我会将其视为您的设计可以改进的“代码味道”，并且我会将精力集中在此处，而不是用于缩短声明的语法方法。此处并非如此。

Answer 3

是的，你可以。实际上，这就是typedef 声明的目的，即使用类型标识符来声明变量的类型。唯一的问题是，当你在头文件中使用这样的声明时：

 typedef int (*callback_ptr)(int, double, char *);

然后你声明如下：

 callback_ptr function_to_callback;

不清楚你是在声明一个函数指针以及参数的数量和类型，但尽管如此，一切都是正确的。

最后，我想告诉你一件特别特别的事情。当你处理这样的事情时，去编译器并尝试一些例子通常更便宜、更快捷。如果编译器没有任何抱怨地做了你想做的事，那么最有可能的是你是对的。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

typedef double (*ptr_to_mathematical_function)(double);

extern double find_zero(ptr_to_mathematical_function f, double aprox_a, double aprox_b, double epsilon);

int main()
{
#define P(exp) printf(#exp " ==> %lg\n", exp)

    P(find_zero(cos, 1.4, 1.6, 0.000001));
    P(find_zero(sin, 3.0, 3.2, 0.000001));
    P(find_zero(log, 0.9, 1.5, 0.000001));
}

double find_zero(
    ptr_to_mathematical_function f, 
    double a, double b, double eps)
{
    double f_a = f(a), f_b = f(b);
    double x = a, f_x = f_a;

    do {
        x = (a*f_b - b*f_a) / (f_b - f_a);
        f_x = f(x);

        if (fabs(x - a) < fabs(x - b)) {
           b = x; f_b = f_x;
        } else {
            a = x; f_a = f_x;
        }
    } while(fabs(a-b) >= eps);
    return x;
}

您问题的第二个也是主要部分，如果您遇到这样的问题，解决它的唯一方法是通过使用宏（请参阅我如何重复上述 printf(3) 函数调用类似但不相同参数列表，以及问题的解决方法如下）：

#define MY_EXPECTED_PROTOTYPE(name) double name(double x)

然后，在定义中，只需使用：

MY_EXPECTED_PROTOTYPE(my_sin) {
    return sin(x);
}

MY_EXPECTED_PROTOTYPE(my_cos) {
    return cos(x);
}

MY_EXPECTED_PROTOTYPE(my_tan) {
    return tan(x);
}
...

这将扩展为：

double my_sin(double x) {
...
double my_cos(double x) {
...
double my_tan(double x) {
...

你甚至可以在头文件中使用它，比如：

MY_EXPECTED_PROTOTYPE(my_sin);
MY_EXPECTED_PROTOTYPE(my_cos);
MY_EXPECTED_PROTOTYPE(my_tan);

正如在其他答案中所指出的那样，还有其他语言 (C++) 对此提供支持以及更多支持，但我认为这超出了这里的范围。