C语言中函数指针和回调函数的实现原理是什么？

C语言中函数指针和回调函数的实现原理是什么？

函数指针基础：

1. 函数指针声明

   c
   // 返回类型 (*指针名)(参数列表)
   int (*func_ptr)(int, int);
   
   // 指向函数的指针
   int add(int a, int b) {
       return a + b;
   }
   func_ptr = add;
   
   // 通过指针调用函数
   int result = func_ptr(3, 5);  // 等同于 add(3, 5)

2. 函数指针数组

   c
   int (*operations[])(int, int) = {add, subtract, multiply};
   int result = operations[0](10, 5);  // 调用 add

3. 作为函数参数

   c
   void process_array(int *arr, int size, int (*callback)(int)) {
       for (int i = 0; i < size; i++) {
           arr[i] = callback(arr[i]);
       }
   }

回调函数实现：

1. 排序回调

   c
   int compare_asc(const void *a, const void *b) {
       return (*(int*)a - *(int*)b);
   }
   
   int arr[] = {5, 2, 8, 1, 9};
   qsort(arr, 5, sizeof(int), compare_asc);

2. 事件处理回调

   c
   typedef void (*EventHandler)(void);
   
   void on_click() {
       printf("Button clicked!\n");
   }
   
   void register_event(EventHandler handler) {
       handler();  // 触发回调
   }

3. 异步操作回调

   c
   typedef void (*AsyncCallback)(int result, void *user_data);
   
   void async_operation(AsyncCallback callback, void *data) {
       // 模拟异步操作
       int result = perform_task();
       callback(result, data);
   }

高级应用：

1. 状态机实现

   c
   typedef void (*StateHandler)(void);
   
   void state_idle() { /* ... */ }
   void state_running() { /* ... */ }
   void state_paused() { /* ... */ }
   
   StateHandler states[] = {state_idle, state_running, state_paused};
   int current_state = 0;
   states[current_state]();

2. 策略模式

   c
   typedef int (*Strategy)(int, int);
   
   int strategy_max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
   int strategy_min(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
   
   void execute_strategy(Strategy strategy, int x, int y) {
       printf("Result: %d\n", strategy(x, y));
   }

注意事项：

• 函数指针类型必须完全匹配
• 空指针检查是必要的
• 回调函数的上下文管理很重要