C语言指针：从零掌握指针（5） 完结篇

文章目录C语言指针从零掌握指针5 完结前言一、回调函数1.1 什么是回调函数1.2 使用回调函数二、qsort函数2.1 qsort基础2.2 排序整形数据2.3 排序浮点型数据2.4 排序结构数据三qsort函数模拟实现C语言指针从零掌握指针5 完结前言本篇是C语言指针知识的收尾。我们学习回调函数qsort函数及其模拟实现一、回调函数1.1 什么是回调函数回调函数就是⼀个通过函数指针调用的函数。‘把一个函数当作参数传给另一个函数在合适的时机被 “回头调用”这个函数就叫回调函数。如果你把函数的指针地址作为参数传递给另⼀个函数当这个指针被用来调用其所指向的函数时被调用的函数就是回调函数。回调函数不是由该函数的实现直接调用而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的用于对该事件或条件进行响应。这里我们举个生活中的例子加以理解你去奶茶店点单你点奶茶主函数你跟店员说做好了喊我一声这就是回调函数你去玩手机主函数继续执行奶茶做好 → 店员喊你调用回调函数1.2 使用回调函数第13讲中我们写的计算机的实现的代码中红色框中的代码是重复出现的其中虽然执行计算的逻辑是区别的但是输入输出操作是冗余的有没有办法简化⼀些呢因为红色框中的代码只有调用函数的逻辑是有差异的我们可以把调用的函数的地址以参数的形式传递过去使用函数指针接收函数指针指向什么函数就调用什么函数这里其实使用的就是回调函数的功能如图实现voidmenu(){printf(--------- 计算器 ---------\n);printf(----- 1. add 2. sub ----\n);printf(----- 3. mul 4. div ----\n);printf(----- 0. exit ----\n);printf(---------------------------\n);}intAdd(intx,inty){returnxy;}intSub(intx,inty){returnx-y;}intMul(intx,inty){returnx*y;}intDiv(intx,inty){returnx/y;}//计算函数 - 根据参数的不同就能执行不同的运算voidcalc(int(*pf)(int,int)){intx0,y0;intr0;printf(请输入两个操作数:);scanf(%d %d,x,y);rpf(x,y);printf(%d\n,r);}intmain(){intinput0;do{menu();printf(选择:);scanf(%d,input);switch(input){case1:calc(Add);break;case2:calc(Sub);break;case3:calc(Mul);break;case4:calc(Div);break;case0:printf(退出计算器\n);break;default:printf(选择错误\n);break;}}while(input);return0;}二、qsort函数在C语言中也有一个函数qsort内部就使用了回调函数之前我们写的冒泡排序voidbubble_sort(intarr[],intsz)函数参数的类型为int 只能处理整型数组的排序显然这是有局限的我们如何优化呢恰好qsort函数可以排序任意类型的数据下面我们来学习qsort函数2.1 qsort基础头文件 函数原型#includestdlib.hvoidqsort(void*base,size_tnum,size_tsize,int(*cmp)(constvoid*,constvoid*));参数解析*void base要排序数组首地址万能指针能接收任意类型数组size_t num数组元素个数size_t size单个元素占用字节大小int (*cmp)(…)比较函数指针核心回调函数比较规则intcmp(constvoid*a,constvoid*b){// 1. 强制转成你要排序的类型// 2. 写比较逻辑}返回值返回负数a 放前面a b返回 0相等不动返回正数b 放前面a b升序*a - *b降序*b - *a原理qsort 内部是快速排序算法它不知道你排什么类型所以用 void* 接收排序时不知道怎么比大小所以必须让你传回调比较函数排序过程中反复调用你写的 cmp 函数判断先后顺序易错第三个参数必须写 sizeof(元素类型)不能乱写void* 必须强制类型转换才能取值浮点型禁止直接相减做返回值字符串数组是char**强转不是char*比较函数参数必须加 const 规范写法2.2 排序整形数据//测试qsort来排序整型数组//是用来比较p1和p2指向的两个整型值的//p1是指向一个整数的//p2是指向一个整数的#includestdlib.h#includestdio.hvoidprint_arr(intarr[],intsz){inti0;for(i0;isz;i){printf(%d ,arr[i]);}printf(\n);}intcmp_int(constvoid*p1,constvoid*p2){return*(int*)p1-*(int*)p2;//升序//降序return *(int*)p1 - * (int*)p2}voidtest1(){intarr[]{3,1,8,6,0,9,4,2,7,5};intszsizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//默认是升序的排序qsort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_int);print_arr(arr,sz);}intmain(){test1();return0;}2.3 排序浮点型数据//浮点数测试intcmp_float(constvoid*p1,constvoid*p2){if(*(float*)p1*(float*)p2)return-1;elseif(*(float*)p1*(float*)p2)return1;elsereturn0;}//测试的qsort排序浮点型数据voidtest2(){floatarr[]{2.0,1.0,5.0,7.0,3.0};intszsizeof(arr)/sizeof(arr[0]);qsort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_float);}2.4 排序结构数据//排序结构数据structStu{charname[20];intage;};intcmp_stu_by_age(constvoid*p1,constvoid*p2){return(*(structStu*)p1).age-(*(structStu*)p2).age;}//测试qsort函数来排序结构体数据voidtest3(){structStuarr[]{{zhangsan,18},{lisi,25},{wangwu,12}};intszsizeof(arr)/sizeof(arr[0]);qsort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_stu_by_age);}// 两个字符串比较大小的方法strcmp//strcmp(str1, str2)//str1 str2, 返回 0//str1 str2, 返回 0//str1 str2, 返回 0#includestring.hintcmp_stu_by_name(constvoid*p1,constvoid*p2){returnstrcmp(((structStu*)p1)-name,((structStu*)p2)-name);}voidtest4(){structStuarr[]{{zhangsan,18},{lisi,25},{wangwu,12}};intszsizeof(arr)/sizeof(arr[0]);qsort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_stu_by_name);}intmain(){//test1();//test2();//test3();test4();//struct Stu s { cuihua, 18 };////printf(%s\n, s.name);////printf(%d\n, s.age);////结构体变量.成员名////struct Stu* ps s;////- 结构体成员访问操作符////结构体指针-成员名//printf(%s\n, ps-name);//(*ps).name//printf(%d\n, ps-age);//(*ps).agereturn0;}重点结构体变量.成员名 -----访问struct Stu* ps s;- 结构体成员访问操作符结构体指针-成员名printf(%s\n, ps-name);//(*ps).nameprintf(%d\n, ps-age);//(*ps).age三qsort函数模拟实现使用回调函数模拟实现qsort采用冒泡的方式bubble_sort函数——只能排整型//qsort函数的模拟实现//使用回调函数模拟实现qsort采用冒泡的方式#includestdlib.h//void qsort(void* base,// size_t num,// size_t size,// int (*compar)(const void*, const void*));//提供一个函数,这个函数能够比较2个整型数据的大小intcmp_int(constvoid*e1,constvoid*e2){return*(int*)e1-*(int*)e2;}//*(int*)e1 *(int*)e2 -- 0//*(int*)e1 *(int*)e2 -- 0//*(int*)e1 - *(int*)e2 --- 0voidprint_arr(intarr[],intsz){inti0;for(i0;isz;i){printf(%d ,arr[i]);}printf(\n);}voidbubble_sort(intarr[],intsz){//躺输inti0;for(i0;isz-1;i){intflag1;//假设待排序的数据已经有序//一趟冒泡排序的过程intj0;for(j0;jsz-1-i;j){if(arr[j]arr[j1]){inttmparr[j];arr[j]arr[j1];arr[j1]tmp;flag0;}}if(flag1){break;}}}下面优化bubble_sort 使得可以排任意类型的数据我们要解决的问题1. 数据类型的通用性只能排整型直接用int*操作数组类型固定。 通用排序需要用 void*通用指针接收任意类型的数组首地址不能直接对void*做算术运算C 语言不允许必须强转成char*步长 1 字节来计算元素地址2. 元素大小宽度的适配只能排整型int大小固定通常 4 字节可以直接用arr[j1]取相邻元素。通用排序不同类型int/float/结构体的元素字节数不同必须额外传入单个元素的宽度width通过(char*)base j * width计算第j个元素的地址。3. 比较规则的自定义只能排整型直接用/比较数值大小逻辑写死在排序函数里。通用排序不同类型的比较逻辑不同比如浮点数、字符串、结构体成员必须通过函数指针传入自定义的比较函数比如写的cmp_int由调用者决定排序规则。4. 交换操作的通用性问题只能排整型直接用临时变量做int类型的交换代码简单。通用排序不能用固定类型交换必须实现按字节交换比如写的Swap函数逐字节拷贝元素的所有字节才能适配任意大小的类型。5. 类型安全与兼容性只能排整型类型单一不会出现类型不匹配。 通用排序需要用constvoid*保证指针的通用性同时在比较函数里正确强转成目标类型避免类型错误还要处理不同平台的字节序、对齐问题结构体场景6. 排序逻辑的解耦只能排整型排序逻辑 比较逻辑 交换逻辑都写死在一个函数里耦合度高。通用排序需要把排序流程冒泡 / 快排、比较逻辑、交换逻辑三者解耦排序函数只负责流程比较和交换由外部实现。1. 交换函数voidSwap(char*buf1,char*buf2,intwidth){inti0;for(i0;iwidth;i){chartmp*buf1;*buf1*buf2;*buf2tmp;buf1;buf2;}}这个函数实现按字节交换不管元素是int、float还是结构体都可以通过逐字节交换完成数据交换。width是元素的字节宽度循环width次就能完整交换两个元素的所有字节。2. 比较函数——cmp根据不同类型的数据自定义比较函数3. bubble_sort函数实现—排任意类型实现//默认:排成升序voidbubble_sort(void*base,intsz,intwidth,int(*cmp)(constvoid*e1,constvoid*e2)){//躺数inti0;for(i0;isz-1;i){intflag1;//假设待排序的数据已经有序//一趟冒泡排序的过程intj0;for(j0;jsz-1-i;j){//借助cmp指针指向的函数来比较arr[j] , arr[j 1]的大小 cmp函数是自定义的比较函数//传给给cmp函数的是arr[j] , arr[j 1]的地址if(cmp((char*)basej*width,(char*)base(j1)*width)0){Swap((char*)basej*width,(char*)base(j1)*width,width);flag0;}}if(flag1){break;}}}参数说明void* base待排序数组的首地址通用类型int sz数组元素个数int width单个元素的字节宽度int (cmp)(const voide1, const void* e2)比较函数指针用来定义排序规则核心逻辑用char强转base是因为char的步长是 1 字节方便通过j * width计算每个元素的地址。调用cmp函数比较相邻两个元素如果需要交换就调用Swap函数。flag是冒泡排序的优化如果某一轮没有发生交换说明数组已经有序直接跳出循环。qsort排序整形数据voidtest1(){intarr[]{1,3,5,7,9,2,4,6,8,0};intszsizeof(arr)/sizeof(arr[0]);qsort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_int);//print_arr(arr,sz);}测试bubble_sort 排序整型数据voidtest2(){//写自己重新改造一下我们自己的bubble_sort()函数,来实现对任意类型数据的排序intarr[]{1,3,5,7,9,2,4,6,8,0};intszsizeof(arr)/sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_int);//print_arr(arr,sz);}测试bubble_sort 排结构体数据#includestring.hstructStu{charname[20];intage;};intcmp_stu_by_name(constvoid*e1,constvoid*e2){returnstrcmp(((structStu*)e1)-name,((structStu*)e2)-name);}intcmp_stu_by_age(constvoid*e1,constvoid*e2){return((structStu*)e1)-age-((structStu*)e2)-age;}voidtest3(){structStuarr[]{{zhangsan,20},{lisi,25},{wangwu,18}};//intszsizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);bubble_sort(arr,sz,sizeof(arr[0]),cmp_stu_by_age);}主函数intmain(){test1();test2();test3();return0;}流程