C++面試題：函數(shù)類型和函數(shù)指針類型的區(qū)別
函數(shù)類型與函數(shù)指針類型 是兩種看似相似但本質(zhì)完全不同的概念。它們的區(qū)別不僅體現(xiàn)在語(yǔ)法形式上，更關(guān)系到程序的內(nèi)存模型、類型系統(tǒng)的底層邏輯等方面。
一、定義
1. 函數(shù)類型（Function Type）
定義：描述函數(shù)的構(gòu)成，包括 返回值類型 和 參數(shù)列表。
示例：void(int, int) 表示一個(gè)接受兩個(gè) int 參數(shù)且無(wú)返回值的函數(shù)類型。
本質(zhì)：
- 函數(shù)類型是一種抽象類型，僅表示函數(shù)的調(diào)用約定（如參數(shù)和返回值）。
- 不是對(duì)象類型，無(wú)法直接實(shí)例化變量或分配內(nèi)存（如 void(int, int) func; 是非法的）。
- 可通過(guò)別名（using/typedef）或引用間接操作。
2. 函數(shù)指針類型（Function Pointer Type）
定義：指向函數(shù)地址的指針類型，存儲(chǔ)函數(shù)的入口地址。
示例：void(*)(int, int) 是指向 void(int, int) 函數(shù)的指針類型。
本質(zhì)：
- 是對(duì)象類型，占用內(nèi)存空間（通常與普通指針大小相同，如 4/8 字節(jié)）。
- 可直接聲明變量、賦值，并通過(guò)指針間接調(diào)用函數(shù)。
二、語(yǔ)法區(qū)別與聲明方式
1. 類型別名定義
使用 using（C++11）：
// 函數(shù)類型別名
using FuncType = void(int, int);
// 函數(shù)指針類型別名
using FuncPtrType = void(*)(int, int);使用 typedef（兼容 C）：
// 函數(shù)類型別名
typedef void FuncTypeLegacy(int, int); // 正確，C風(fēng)格函數(shù)類型
// 函數(shù)指針類型別名
typedef void(*FuncPtrTypeLegacy)(int, int); // 正確，C風(fēng)格函數(shù)指針類型2. 變量聲明與初始化
函數(shù)類型 不能直接聲明變量，必須通過(guò)指針或引用操作：
FuncType* ptr = &myFunction; // 正確，聲明函數(shù)指針變量
FuncType& ref = myFunction; // 正確，聲明函數(shù)引用
// FuncType func; // 錯(cuò)誤！函數(shù)類型無(wú)法實(shí)例化函數(shù)指針可直接聲明變量并賦值：
FuncPtrType ptr = myFunction; // 正確，隱式轉(zhuǎn)換為指針
FuncPtrType ptr2 = &myFunction; // 正確，顯式取地址三、使用規(guī)則
1. 隱式轉(zhuǎn)換規(guī)則
函數(shù)名到指針的隱式轉(zhuǎn)換：函數(shù)名（如 myFunction）在大多數(shù)上下文中會(huì)自動(dòng)退化為函數(shù)指針（如賦值、傳參）。
void myFunction(int, int);
FuncPtrType ptr = myFunction; // 隱式轉(zhuǎn)換，等價(jià)于 ptr = &myFunction保留函數(shù)類型的場(chǎng)景：使用 decltype(函數(shù)名) 或 sizeof(函數(shù)名) 時(shí)，函數(shù)名不會(huì)退化為指針，保留原始函數(shù)類型：
decltype(myFunction) func; // 錯(cuò)誤！decltype(myFunction) 是函數(shù)類型，無(wú)法實(shí)例化
decltype(&myFunction) ptr; // 正確，decltype(&myFunction) 是函數(shù)指針類型2. 賦值與調(diào)用的限制
函數(shù)類型別名：
using FuncType = void(int, int);
FuncType* ptr = myFunction; // 必須通過(guò)指針或引用操作
ptr(1, 2); // 通過(guò)指針調(diào)用函數(shù)函數(shù)指針類型別名：
using FuncPtrType = void(*)(int, int);
FuncPtrType ptr = myFunction; // 直接存儲(chǔ)地址
ptr(3, 4); // 直接調(diào)用四、使用場(chǎng)景對(duì)比
1. 作為函數(shù)參數(shù)
函數(shù)指針類型可直接作為參數(shù)傳遞：
void processData(int a, int b, FuncPtrType callback) {
callback(a, b); // 直接調(diào)用
}
processData(2, 3, add); // 隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)類型需顯式聲明指針或引用：
void processData(FuncType* callback, int a, int b) {
(*callback)(a, b); // 通過(guò)指針調(diào)用
}
processData(&add, 2, 3); // 顯式取地址2. 模板與類型推導(dǎo)
函數(shù)指針類型可直接用于模板參數(shù)：
template <typename T, typename Compare>
void sort(T* arr, int size, Compare comp) {
// 使用 comp 作為比較函數(shù)
}
sort(data, 100, MyCompare); // MyCompare 隱式轉(zhuǎn)換為指針函數(shù)類型需轉(zhuǎn)換為指針或引用：
template <typename T>
using Callback = void(*)(T); // 模板別名必須為指針類型
Callback<int> cb = [](int x) { }; // ambda 需兼容函數(shù)指針五、常見(jiàn)的錯(cuò)誤
1. 錯(cuò)誤聲明函數(shù)類型變量
#include <iostream>
using namespace std;
bool MyComp(int val1, int val2) { return val1 > val2; }
int main() {
decltype(MyComp) fun2; // 錯(cuò)誤！decltype(MyComp) 是函數(shù)類型
fun2 = MyComp; // 無(wú)法賦值
}錯(cuò)誤原因：decltype(MyComp) 推導(dǎo)為函數(shù)類型 bool(int, int)，無(wú)法實(shí)例化對(duì)象。
修復(fù)方法：使用 decltype(&MyComp) 或顯式聲明指針類型：
decltype(&MyComp) fun2; // 推導(dǎo)為函數(shù)指針類型
using FuncPtr = bool(*)(int, int);
FuncPtr fun2 = MyComp; // 正確2. 模板參數(shù)必須為函數(shù)指針類型
map<Person, int, decltype(MyCompare)> group(MyCompare); // 錯(cuò)誤！
map<Person, int, decltype(&MyCompare)> group(MyCompare); // 正確分析：STL 容器（如 map）要求模板參數(shù)是可調(diào)用對(duì)象類型，而函數(shù)類型無(wú)法直接實(shí)例化，必須傳遞指針類型。
六、函數(shù)類型與函數(shù)指針類型的底層機(jī)制
1. 內(nèi)存模型與調(diào)用約定
函數(shù)類型不占用內(nèi)存空間，僅存在于編譯器的類型系統(tǒng)中。
函數(shù)指針存儲(chǔ)函數(shù)的入口地址，調(diào)用時(shí)通過(guò) call 指令跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)地址執(zhí)行。
2. 函數(shù)引用的本質(zhì)
函數(shù)引用（如 FuncType& ref = myFunction;）是函數(shù)類型的別名，其行為與指針等價(jià)，但語(yǔ)法更接近直接調(diào)用：
ref(1, 2); // 直接調(diào)用，無(wú)需解引用
(*ptr)(1, 2); // 指針需顯式解引用3. 與 Lambda 表達(dá)式的交互
無(wú)捕獲的 Lambda 可隱式轉(zhuǎn)換為函數(shù)指針：
void(*ptr)(int) = [](int x) { cout << x; }; // 捕獲Lambda帶捕獲的 Lambda 無(wú)法轉(zhuǎn)換為函數(shù)指針，需使用 std::function 或模板。
這個(gè)詳細(xì)的解釋可以看文章 C++面試題：C++11 引入 Lambda 解決什么問(wèn)題？
七、總結(jié)
