مؤشر الدالة

مؤشر الدالة ، ويُسمى أيضًا مؤشر الروتين الفرعي أو مؤشر الإجراء ، هو مؤشر يُشير إلى كود قابل للتنفيذ، وليس إلى بيانات. يؤدي فك مرجعية مؤشر الدالة إلى الحصول على الدالة المشار إليها ، والتي يمكن استدعاؤها وتمرير الوسائط إليها تمامًا كما في استدعاء دالة عادي. يُعرف هذا الاستدعاء أيضًا بالاستدعاء "غير المباشر"، لأن الدالة تُستدعى بشكل غير مباشر عبر متغير بدلًا من استدعائها مباشرةً عبر مُعرّف أو عنوان ثابت.

تسمح مؤشرات الدوال بتنفيذ أجزاء مختلفة من التعليمات البرمجية أثناء وقت التشغيل. كما يمكن تمريرها إلى دالة لتمكين عمليات الاستدعاء .

تدعم لغات البرمجة ^من الجيل الثالث (مثل PL/I و COBOL و Fortran و ^dBASE و dBL و C ) ولغات ^{البرمجة} كائنية التوجه (مثل C++ و C# و D ) ^{مؤشرات الدوال .}

أبسط طريقة لتنفيذ مؤشر الدالة (أو الروتين الفرعي) هي استخدامه كمتغير يحتوي على عنوان الدالة داخل الذاكرة القابلة للتنفيذ. تُنفذ لغات الجيل الثالث القديمة مثل PL/I و COBOL ، بالإضافة إلى اللغات الحديثة مثل Pascal و C، مؤشرات الدوال بهذه الطريقة عمومًا. ^{[ 3 ]}

تم تقديم مؤشرات الدوال في الإصدار 9.0 من لغة C#delegate* ، على النحو التالي : ^{[ 4 ]}

#include <stdio.h> #include <string.h>double cm_to_inches ( double cm ) { return cm / 2.54 ; }// "strchr" جزء من معالجة السلاسل النصية في لغة C (أي لا حاجة لتعريفها) // انظر https://en.wikipedia.org/wiki/C_string_handling#Functionsint main ( void ) { double ( * func1 )( double ) = cm_to_inches ; char * ( * func2 )( const char * , int ) = strchr ; printf ( "%f %s" , func1 ( 15.0 ), func2 ( "Wikipedia" , 'p' )); // يطبع "5.905512 pedia" return 0 ; }

#include <math.h>#include <stdio.h>// دالة تأخذ مؤشر دالة كوسيطدالة حساب المجموع ( دالة ( * دالة )( دالة ), دالة lo , دالة hi ) {double sum = 0.0 ;// أضف القيم التي تُرجعها الدالة المشار إليها '*funcp'for ( int i = 0 ; i <= 100 ; i ++ ) {// استخدم مؤشر الدالة 'funcp' لاستدعاء الدالةdouble x = i / 100.0 * ( hi - lo ) + lo ;double y = funcp ( x );sum += y ;}أعد المجموع / 101.0 * ( الأعلى - الأدنى )؛}مربع مزدوج ( x مزدوج ) {أعد x * x ;}int main ( void ) {المجموع المزدوج ؛// استخدم دالة المكتبة القياسية 'sin()' كدالة مُشار إليهاsum = compute_sum ( sin , 0.0 , 1.0 );printf ( "sum(sin): %g \n " , sum );// استخدم دالة المكتبة القياسية 'cos()' كدالة مُشار إليهاsum = compute_sum ( cos , 0.0 , 1.0 );printf ( "sum(cos): %g \n " , sum );// استخدم الدالة المعرفة من قبل المستخدم 'square()' كدالة مُشار إليهاsum = compute_sum ( square , 0.0 , 1.0 );printf ( "sum(square): %g \n " , sum );أرجع 0 ؛}

تُشبه الدوال الوظيفية، أو كائنات الدوال، مؤشرات الدوال، ويمكن استخدامها بطرق مماثلة. الدالة الوظيفية هي كائن من نوع فئة يُنفذ عامل استدعاء الدالة ، مما يسمح باستخدام الكائن داخل التعبيرات باستخدام نفس صيغة استدعاء الدالة. تتميز الدوال الوظيفية بقوة أكبر من مؤشرات الدوال البسيطة، إذ يمكنها احتواء قيم بياناتها الخاصة، وتتيح للمبرمج محاكاة الإغلاقات . كما تُستخدم أيضًا كدوال رد نداء إذا لزم استخدام دالة عضو كدالة رد نداء. ^{[ 5 ]}

لا تدعم العديد من لغات البرمجة الكائنية "الخالصة" مؤشرات الدوال. مع ذلك، يمكن تطبيق آلية مشابهة في هذه اللغات باستخدام مراجع إلى واجهات تُعرّف دالة واحدة (دالة عضو). أما لغات سطر الأوامر مثل C# و Visual Basic .NET فتُطبّق مؤشرات دوال آمنة من حيث النوع باستخدام المفوضين .

في اللغات الأخرى التي تدعم الدوال من الدرجة الأولى ، تعتبر الدوال بمثابة بيانات، ويمكن تمريرها وإعادتها وإنشاؤها ديناميكيًا بشكل مباشر بواسطة دوال أخرى، مما يلغي الحاجة إلى مؤشرات الدوال.

قد يؤدي الاستخدام المكثف لمؤشرات الوظائف لاستدعاء الوظائف إلى تباطؤ الكود على المعالجات الحديثة، لأن متنبئ التفرع قد لا يتمكن من معرفة مكان التفرع إليه (يعتمد ذلك على قيمة مؤشر الوظيفة في وقت التشغيل) على الرغم من أن هذا التأثير يمكن المبالغة فيه لأنه غالبًا ما يتم تعويضه بشكل كبير عن طريق تقليل عمليات البحث في الجداول غير المفهرسة بشكل كبير.

تدعم لغة C++ البرمجة كائنية التوجه ، لذا يمكن للفئات أن تحتوي على توابع (تُعرف عادةً بالدوال الأعضاء). تحتوي الدوال الأعضاء غير الثابتة (توابع النسخ) على مُعامل ضمني ( مؤشر this ) وهو مؤشر إلى الكائن الذي تعمل عليه، لذا يجب تضمين نوع الكائن كجزء من نوع مؤشر الدالة. ثم يُستخدم التابع على كائن من تلك الفئة باستخدام أحد مُعاملات "مؤشر إلى عضو": .*أو ->*(للكائن أو مؤشر إلى كائن، على التوالي).

على الرغم من أنه يمكن تنفيذ مؤشرات الدوال في لغتي C و C++ كعناوين بسيطة، إلا أنه عادةً ما sizeof(Fx) == sizeof(void*)يتم تنفيذ مؤشرات الأعضاء في C++ أحيانًا كمؤشرات "سميكة "، عادةً ما تكون ضعف أو ثلاثة أضعاف حجم مؤشر الدالة البسيط، وذلك للتعامل مع الأساليب الافتراضية والوراثة الافتراضية .

في لغة C++، بالإضافة إلى الطريقة المستخدمة في لغة C، من الممكن أيضًا استخدام قالب فئة مكتبة C++ القياسية std::function ، والتي تكون مثيلاتها عبارة عن كائنات دالة:

استيراد std ؛دالة ثابتة للمشتقة المزدوجة ( دالة ثابتة من نوع std :: function < double ( double ) > & f , double x0 , double eps ) { double eps2 = eps / 2 ; double lo = x0 - eps2 ; double hi = x0 + eps2 ; return ( f ( hi ) - f ( lo )) / eps ; }static double f ( double x ) { return x * x ; }int main () { double x = 1 ; std :: println ( "d/dx(x ^ 2) [@ x = {}] = {}" , x , derivative ( f , x , 1e-5 )); return 0 ; }

استيراد std ؛class Foo { public : [[ nodiscard ]] static int add ( int i , int j ) noexcept { return i + j ; }[[ nodiscard ]] static int mult ( int i , int j ) noexcept { return i * j ; }[[ nodiscard ]] static int negate ( int i ) noexcept { return - i ; } };int bar1 ( int i , int j , Foo * pFoo , int ( Foo ::* pfn )( int , int )) { return ( pFoo ->* pfn )( i , j ); }typedef int ( Foo ::* Foo_pfn )( int , int );int bar2 ( int i , int j , Foo * pFoo , Foo_pfn pfn ) { return ( pFoo ->* pfn )( i , j ); }typedef auto ( * PFN )( int ) -> int ; // C++ فقط، نفس الشيء كما يلي: typedef int(*PFN)(int);int bar3 ( int i , PFN pfn ) { return pfn ( i ); }int main () { Foo foo ; std :: println ( "Foo::add(2,4) = {}" , bar1 ( 2 , 4 , & foo , & Foo :: add )); std :: println ( "Foo::mult(3,5) = {}" , bar2 ( 3 , 5 , & foo , & Foo :: mult )); std :: println ( "Foo::negate(6) = {}" , bar3 ( 6 , & Foo :: negate )); return 0 ; }

إنّ صيغة C و C++ المذكورة أعلاه هي الصيغة القياسية المستخدمة في جميع الكتب الدراسية، ولكنها صعبة القراءة والشرح. حتى الأمثلة السابقة تستخدم هذه الصيغة. مع ذلك، يدعم كل مُصرّفtypedef C و C++ آليةً أكثر وضوحًا وإيجازًا لتعريف مؤشرات الدوال: استخدم `<function>` ، ولكن لا تخزّن المؤشر كجزء من التعريف. لاحظ أن الطريقة الوحيدة لاستخدام هذا النوع من `<function>` هي مع مؤشر، وهذا يُبرز طبيعته كمؤشر.typedeftypedef

// هذا يُعلن عن الدالة 'F'، وهي دالة تقبل نوع البيانات 'char' وتُرجع نوع البيانات 'int'. التعريف موجود في مكان آخر. int F ( char c );// هذا يُعرّف 'Fn'، وهو نوع من الدوال التي تقبل 'char' وتُرجع 'int'. typedef int Fn ( char c );// يُعرّف هذا المتغير 'fn'، وهو من نوع مؤشر إلى 'Fn'، ويُسند إليه عنوان 'F'. Fn * fn = & F ; // لاحظ أن '&' ليس مطلوبًا، ولكنه يُوضّح ما يتم فعله.// يستدعي هذا الدالة 'F' باستخدام 'fn'، ويُسند النتيجة إلى المتغير 'a' int a = fn ( 'A' );// يُعرّف هذا الكود الدالة 'Call'، وهي دالة تقبل مؤشرًا إلى 'Fn'، وتستدعيها، وتعيد النتيجة. int Call ( Fn * fn , char c ) { return fn ( c ); } // Call(fn, c)// يستدعي هذا الدالة 'Call'، ويمرر إليها 'F'، ثم يُسند النتيجة إلى 'call' int call = Call ( & F , 'A' ); // مرة أخرى، '&' غير مطلوب// ملاحظة: للحفاظ على قواعد التعليمات البرمجية الحالية، لا يزال من الممكن استخدام نمط التعريف أعلاه أولاً؛ // ثم يمكن تعريف النوع الأصلي من حيثه باستخدام النمط الجديد.// هذا يُعرّف 'PFn'، وهو نوع من المؤشرات إلى النوع Fn. typedef Fn * PFn ;// يمكن استخدام 'PFn' أينما يمكن استخدام 'Fn *' PFn pfn = F ; int CallP ( PFn fn , char c );

// يُعرّف هذا 'C'، وهي فئة تحتوي على دوال ثابتة ودوال أعضاء مماثلة، // ثم يُنشئ نسخة منها تُسمى 'c' class C { public : static int Static ( char c ); int Member ( char c ); } c ; // C// هذا يُعرّف 'p'، وهو مؤشر إلى 'C' ويُسند إليه عنوان 'c' C * p = & c ;// هذا يُسند مؤشرًا إلى 'Static' إلى 'fn'. // بما أنه لا يوجد 'this'، فإن 'Fn' هو النوع الصحيح؛ ويمكن استخدام 'fn' كما هو موضح أعلاه. fn = & C :: Static ;// يُعرّف هذا 'm'، وهو مؤشر إلى عضو في 'C' من النوع 'Fn'، // ويُسند إليه عنوان 'C::Member'. // يمكنك قراءته من اليمين إلى اليسار كجميع المؤشرات: // "'m' هو مؤشر إلى عضو في الفئة 'C' من النوع 'Fn'" Fn C ::* m = & C :: Member ;// يستخدم هذا 'm' لاستدعاء 'Member' في 'c'، وتعيين النتيجة إلى 'cA' int cA = ( c . * m )( 'A' );// يستخدم هذا 'm' لاستدعاء 'Member' في 'p'، وتعيين النتيجة إلى 'pA' int pA = ( p ->* m )( 'A' );// يُعرّف هذا 'Ref'، وهي دالة تقبل مرجعًا إلى 'C'، // ومؤشرًا إلى عضو من 'C' من النوع 'Fn'، و'char'، // وتستدعي الدالة وتعيد النتيجة int Ref ( C & r , Fn C ::* m , char c ) { return ( r . * m )( c ); } // Ref(r, m, c)// يُعرّف هذا 'Ptr'، وهي دالة تقبل مؤشرًا إلى 'C'، // ومؤشرًا إلى عنصر من 'C' من النوع 'Fn'، و'char'، // وتستدعي الدالة وتعيد النتيجة int Ptr ( C * p , Fn C ::* m , char c ) { return ( p ->* m )( c ); } // Ptr(p, m, c)// ملاحظة: للحفاظ على قواعد التعليمات البرمجية الحالية، لا يزال من الممكن استخدام نمط التعريف أعلاه أولاً؛ // ثم يمكن تعريف النوع الأصلي من حيثه باستخدام النمط الجديد.// هذا يُعرّف 'FnC'، وهو نوع من المؤشرات إلى عضو من الفئة 'C' من النوع 'Fn' typedef Fn C ::* FnC ;// يمكن استخدام 'FnC' أينما يمكن استخدام 'Fn C::*' FnC fnC = & C :: Member ; int RefP ( C & p , FnC m , char c );

يمكن تداخل إجراءات PL/I ، أي أن الإجراء A قد يحتوي على الإجراء B، الذي بدوره قد يحتوي على الإجراء ^C. بالإضافة إلى البيانات المُعلنة في B، يمكن لـ B أيضًا الإشارة إلى أي بيانات مُعلنة في A، طالما أنها لا تُبطل تعريفها. وبالمثل، يمكن لـ C الإشارة إلى البيانات في كل من A وB. لذلك، يجب أن تحتوي متغيرات ENTRY في PL/I على سياق [ ^{6 ]} لتزويد الإجراء C بعناوين قيم البيانات في B وA وقت استدعاء C.

• التفويض (الحوسبة)
• كائن الدالة
• دالة من الرتبة العليا
• المعلمة الإجرائية
• إنهاء
• الوظائف المجهولة

• أسئلة شائعة حول مؤشرات الدوال ، وأمور يجب تجنبها عند استخدام مؤشرات الدوال، ومعلومات حول استخدام كائنات الدوال
• دروس حول مؤشرات الدوال، مؤرشفة بتاريخ 30-06-2018 في Wayback Machine ، دليل لمؤشرات الدوال في لغة C/C++، ووظائف الاستدعاء ، وكائنات الدوال (المؤثرات).
• مؤشرات الدوال الأعضاء وأسرع المندوبين الممكنين في لغة C++ ، مقال من CodeProject بقلم دون كلوغستون
• دروس تعليمية حول المؤشرات، مؤرشفة بتاريخ 5 أبريل 2009 على موقع Wayback Machine ، وثائق ودروس تعليمية حول لغة C++
• شرح المؤشرات في لغة C (مؤرشف بتاريخ 9 يونيو 2019 في أرشيف الإنترنت) دليل مرئي للمؤشرات في لغة C
• مؤشر الدالة الآمن ووظائف الاستدعاء في برمجة ويندوز ، مقال من CodeProject بقلم ر. سيلفام
• كتاب "C Book" ، مؤشرات الدوال في لغة C من تأليف "The C Book"
• مؤشرات الدوال في dBASE dBL ، مؤشر الدالة في dBASE dBL