C 프로그래밍에서 함수 포인터 사용하기 (Correct syntax use function pointers in C)

2024-07-27

C 프로그래밍에서 함수 포인터 사용하기 (Correct syntax use function pointers in C)

  • 동적 함수 호출: 실행 중에 함수를 선택적으로 호출할 수 있습니다.
  • 콜백 함수: 함수를 다른 함수에 매개변수로 전달할 수 있습니다.
  • 데이터 구조 및 알고리즘: 연결 리스트, 트리와 같은 데이터 구조와 정렬, 검색과 같은 알고리즘을 구현하는 데 유용합니다.

함수 포인터 사용 방법

  1. 함수 프로토타입 선언: 먼저 함수 포인터가 참조할 함수의 프로토타입을 선언해야 합니다. 예를 들어 다음과 같습니다.
void add(int a, int b);
  1. 함수 포인터 변수 선언: 함수 프로토타입 다음에 함수 포인터 변수를 선언합니다. 변수 타입은 함수의 리턴 값 타입 뒤에 (*) 연산자를 사용하여 지정합니다. 예를 들어 다음과 같습니다.
void (*func_ptr)(int, int);
  1. 함수 포인터 초기화: 함수 포인터 변수를 함수의 이름으로 초기화합니다. 예를 들어 다음과 같습니다.
func_ptr = add;
  1. 함수 포인터 호출: 함수 포인터를 통해 함수를 호출하려면 () 연산자를 사용합니다. 예를 들어 다음과 같습니다.
func_ptr(1, 2);

다음은 함수 포인터를 사용하는 간단한 예시입니다.

void add(int a, int b) {
  printf("%d + %d = %d\n", a, b, a + b);
}

void subtract(int a, int b) {
  printf("%d - %d = %d\n", a, b, a - b);
}

int main() {
  void (*func_ptr)(int, int);

  func_ptr = add;
  func_ptr(10, 5);

  func_ptr = subtract;
  func_ptr(10, 5);

  return 0;
}

이 예시에서는 add() 함수와 subtract() 함수를 선언하고 func_ptr이라는 함수 포인터 변수를 선언합니다. main() 함수에서 func_ptr을 add() 함수로 초기화하고 func_ptr(10, 5)를 호출하여 10과 5를 더합니다. 그런 다음 func_ptr을 subtract() 함수로 초기화하고 func_ptr(10, 5)를 호출하여 10에서 5를 뺍니다.

함수 포인터 사용 시 주의 사항

  • 함수 포인터를 사용할 때는 함수 프로토타입이 일치하는지 확인해야 합니다.
  • 함수 포인터가 가리키는 함수가 더 이상 존재하지 않는 경우 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다.
  • 함수 포인터를 사용할 때는 메모리 누수가 발생하지 않도록 주의해야 합니다.


예제 코드

콜백 함수

다음 예시에서는 compare() 함수를 콜백 함수로 사용하여 두 개의 정수를 비교합니다.

int compare(int a, int b) {
  return a - b;
}

void sort(int *array, int size, int (*compare_func)(int, int)) {
  // ...
}

int main() {
  int array[] = {10, 5, 2, 7, 1};

  sort(array, 5, compare);

  // ...
}

동적 함수 호출

다음 예시에서는 사용자 입력에 따라 함수를 동적으로 호출합니다.

void add(int a, int b) {
  printf("%d + %d = %d\n", a, b, a + b);
}

void subtract(int a, int b) {
  printf("%d - %d = %d\n", a, b, a - b);
}

int main() {
  int choice;

  printf("1. Add\n2. Subtract\n");
  scanf("%d", &choice);

  void (*func_ptr)(int, int);

  switch (choice) {
    case 1:
      func_ptr = add;
      break;
    case 2:
      func_ptr = subtract;
      break;
  }

  func_ptr(10, 5);

  return 0;
}

연결 리스트

다음 예시에서는 함수 포인터를 사용하여 연결 리스트를 구현합니다.

typedef struct node {
  int data;
  struct node *next;
} Node;

void add_node(Node **head, int data) {
  Node *new_node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
  new_node->data = data;
  new_node->next = *head;
  *head = new_node;
}

void print_list(Node *head) {
  while (head != NULL) {
    printf("%d ", head->data);
    head = head->next;
  }
  printf("\n");
}

int main() {
  Node *head = NULL;

  add_node(&head, 10);
  add_node(&head, 5);
  add_node(&head, 2);

  print_list(head);

  return 0;
}

트리

typedef struct node {
  int data;
  struct node *left;
  struct node *right;
} Node;

void insert_node(Node **root, int data) {
  if (*root == NULL) {
    *root = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    (*root)->data = data;
    (*root)->left = NULL;
    (*root)->right = NULL;
  } else if (data < (*root)->data) {
    insert_node(&(*root)->left, data);
  } else {
    insert_node(&(*root)->right, data);
  }
}

void print_tree(Node *root) {
  if (root != NULL) {
    printf("%d ", root->data);
    print_tree(root->left);
    print_tree(root->right);
  }
}

int main() {
  Node *root = NULL;

  insert_node(&root, 10);
  insert_node(&root, 5);
  insert_node(&root, 2);
  insert_node(&root, 7);
  insert_node(&root, 1);

  print_tree(root);

  return 0;
}


함수 포인터 대체 방법

함수 객체 (Function Objects)

C++11부터 도입된 함수 객체는 함수를 객체처럼 사용할 수 있도록 하는 기능입니다. 함수 객체는 함수 포인터보다 사용하기 쉽고 안전하며, 코드를 더욱 명확하고 이해하기 쉽게 만들 수 있습니다.

예시:

#include <iostream>

struct Add {
  int operator()(int a, int b) const {
    return a + b;
  }
};

int main() {
  Add add;
  std::cout << add(10, 5) << std::endl; // 15 출력

  return 0;
}

람다 함수 (Lambda Expressions)

람다 함수는 간단한 함수를 익명으로 정의할 수 있도록 하는 기능입니다. 람다 함수는 함수 포인터보다 간결하고 코드를 더욱 간소화할 수 있습니다.

#include <iostream>

int main() {
  auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
  std::cout << add(10, 5) << std::endl; // 15 출력

  return 0;
}

std::function

std::function은 함수 포인터, 함수 객체, 람다 함수 등을 포함하는 다양한 함수를 저장할 수 있는 템플릿 클래스입니다. std::function은 함수 포인터보다 사용하기 쉽고 안전하며, 다양한 함수를 통일된 방식으로 처리할 수 있습니다.

#include <iostream>
#include <functional>

int main() {
  std::function<int(int, int)> add;

  // 함수 포인터 할당
  add = &std::add;

  // 람다 함수 할당
  add = [](int a, int b) { return a + b; };

  std::cout << add(10, 5) << std::endl; // 15 출력

  return 0;
}

템플릿 함수 (Template Functions)

템플릿 함수는 다양한 타입의 데이터를 처리할 수 있도록 일반화된 함수를 정의할 수 있도록 하는 기능입니다. 템플릿 함수는 함수 포인터보다 코드를 더욱 간결하고 효율적으로 만들 수 있습니다.

#include <iostream>

template<typename T>
T add(T a, T b) {
  return a + b;
}

int main() {
  std::cout << add(10, 5) << std::endl; // 15 출력
  std::cout << add(3.14, 2.71) << std::endl; // 5.85 출력

  return 0;
}

주의 사항:

  • 함수 포인터 대체 방법을 선택할 때는 상황에 따라 가장 적합한 방법을 선택해야 합니다.
  • 함수 객체, 람다 함수, std::function은 C++에서만 사용할 수 있습니다.
  • 템플릿 함수는 C++에서만 사용할 수 있으며, 코드를 더욱 복잡하게 만들 수 있습니다.

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