関数ポインタ

// 関数ポインタ型の宣言です。
// 戻り値の型 (*ポインタ変数名)(引数の型, ...);
int (*fp)(int, int);

// 関数のアドレスを代入します（関数名がそのままアドレスです）。
fp = 関数名;

// 関数ポインタを通じて関数を呼び出します。
fp(引数1, 引数2);
(*fp)(引数1, 引数2); // 明示的な間接参照も同じ動作です。

// typedef で関数ポインタ型に名前を付けると読みやすくなります。
typedef 戻り値の型 (*型名)(引数の型, ...);
型名 変数名 = 関数名;

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 操作対象となる関数を定義します。
int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }
int mul(int a, int b) { return a * b; }

// 関数ポインタを引数に受け取るコールバック関数です。
void apply(int x, int y, int (*op)(int, int), const char *name) {
    printf("%s(%d, %d) = %d\n", name, x, y, op(x, y));
}

// typedef で読みやすくします。
typedef int (*BinaryOp)(int, int);

// qsort 用の比較関数です（昇順）。
int compare_asc(const void *a, const void *b) {
    return (*(int *)a - *(int *)b);
}

// qsort 用の比較関数です（降順）。
int compare_desc(const void *a, const void *b) {
    return (*(int *)b - *(int *)a);
}

int main(void) {
    // 関数ポインタに関数を代入して呼び出します。
    int (*fp)(int, int) = add;
    printf("add(3, 5) = %d\n", fp(3, 5)); // 『add(3, 5) = 8』と出力されます。

    fp = sub;
    printf("sub(10, 3) = %d\n", fp(10, 3)); // 『sub(10, 3) = 7』と出力されます。

    // コールバックとして渡します。
    apply(6, 2, add, "add"); // 『add(6, 2) = 8』と出力されます。
    apply(6, 2, sub, "sub"); // 『sub(6, 2) = 4』と出力されます。
    apply(6, 2, mul, "mul"); // 『mul(6, 2) = 12』と出力されます。

    // ディスパッチテーブル（関数ポインタの配列）です。
    BinaryOp ops[] = {add, sub, mul};
    const char *names[] = {"add", "sub", "mul"};
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%s(10, 4) = %d\n", names[i], ops[i](10, 4));
    }

    // qsort で関数ポインタを使います。
    int arr[] = {5, 1, 4, 2, 3};
    qsort(arr, 5, sizeof(int), compare_asc);
    printf("昇順: ");
    for (int i = 0; i < 5; i++) printf("%d ", arr[i]); // 『1 2 3 4 5』と出力されます。
    printf("\n");

    qsort(arr, 5, sizeof(int), compare_desc);
    printf("降順: ");
    for (int i = 0; i < 5; i++) printf("%d ", arr[i]); // 『5 4 3 2 1』と出力されます。
    printf("\n");

    return 0;
}

関数ポインタはC言語で高階関数（関数を引数や戻り値として扱う仕組み）を実現する手段です。標準ライブラリの『qsort()』や『bsearch()』は比較ロジックを関数ポインタで受け取ることで、任意の型のデータを汎用的に処理できます。

『typedef』を使って関数ポインタ型に分かりやすい名前を付けると、コードの可読性が大幅に向上します。関数ポインタの宣言は括弧の位置が重要で、『int *fp(int)』は「int *を返す関数」となり、『int (*fp)(int)』とは全く別の意味になります。

関数ポインタを構造体に組み込むとオブジェクト指向的な設計が可能になります。構造体については『struct（構造体）』を、型の別名については『typedef』を参照してください。