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带你深入了解C语言指针(四)

时间：2024-09-17 12:21:36浏览次数：13  
标签：sz arr 函数 int void C语言 深入 printf 指针

目录

前言

前面的几期我们讲到指针的一个重点也是难点–函数指针数组，我们也提到了回调函数，这期我们来详细看看回调函数是什么，已及有什么用法；

一、回调函数是什么？

回调函数就是⼀个通过函数指针调⽤的函数。

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⽅直接调⽤，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。

在这里我们简单回顾一下上期代码：

前面我们写的计算机的实现的代码中，代码1中的switch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？

//代码1
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;
}

int Div(int a, int b)
{
	return a / b;
}


void menu()
{
	printf("*************************************\n");
	printf("*******  1.add       2.sub     ******\n");
	printf("*******  3.mul       4.div     ******\n");
	printf("************** 0.exit ***************\n");
	printf("*************************************\n");
}

int main()
{
	int input = 0;
	int a = 0;
	int b = 0;
	int z = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("请输入两个操作数：");
			scanf("%d %d", &a, &b);
			z = Add(a, b);
			printf("%d\n", z);
			break;
		case 2:
			printf("请输入两个操作数：");
			scanf("%d %d", &a, &b);
			z = Sub(a, b);
			printf("%d\n", z);
			break;
		case 3:
			printf("请输入两个操作数：");
			scanf("%d %d", &a, &b);
			z = Mul(a, b);
			printf("%d\n", z);
			break;
		case 4:
			printf("请输入两个操作数：");
			scanf("%d %d", &a, &b);
			z = Div(a, b);
			printf("%d\n", z);
			break;
		case 0:
			printf("退出程序！");
			break;
		default:
			printf("选择错误，请重新选择:\n");
			break;
		}

	} while (input);
	return 0;
}

因为switch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。**

//代码2
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;
}

int Div(int a, int b)
{
	return a / b;
}


void menu()
{
	printf("*************************************\n");
	printf("*******  1.add       2.sub     ******\n");
	printf("*******  3.mul       4.div     ******\n");
	printf("************** 0.exit ***************\n");
	printf("*************************************\n");
}

void calc(int (*pf)(int, int))
{
	int input = 0;
	int a = 0;
	int b = 0;
	int z = 0;
	printf("请输入两个操作数：");
	scanf("%d %d", &a, &b);
	z = pf(a, b);
	printf("%d\n", z);
}

int main()
{
	int input = 0;
	int a = 0;
	int b = 0;
	int z = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			calc(Add);
			break;
		case 2:
			calc(Sub);
			break;
		case 3:
			calc(Mul);
			break;
		case 4:
			calc(Div);
			break;
		case 0:
			printf("退出程序！");
			break;
		default:
			printf("选择错误，请重新选择:\n");
			break;
		}

	} while (input);
	return 0;
}

二、qsort使用

1.什么是qsort

qsort是一个库函数，直接可以用来排序数据的，底层使用的是快速排序的方式；使用时要引用头文件stdlib.h

2.qsort函数的语法解析

我们可以在cplusplus网上查到这个函数的有关详细信息：
在这里插入图片描述
我们来解读一下信息：

//void qsort(void* base,    //指针，指向的是待排序的数组的第一个元素
//           size_t num,    //是base指向的待排序数组的元素个数
//           size_t size,   //baze指向的待排序数组的元素的大小
//           int (*compar)(const void*, const void*)   //函数指针
//           );

3.回顾冒泡排序

//冒泡排序

void bubble_sort(int arr[10], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}

void print_arr(int arr[10], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
	int arr[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
	int sz = 0;
	sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz);
	print_arr(arr, sz);
	return 0;
}

我们还可以将其优化：

void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	int flag = 1;  //假设已经有序
	//趟数
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
				flag = 0;
			}

		}
		if (flag == 1)
		{
			break;
		}
	}
}

void print_sort(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 1; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

int main()
{
	int arr[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 };
	//排序
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz);
	print_sort(arr, sz);

	return 0;
}

因为前面已经讲的很清楚了，所以不过多赘述；

冒泡排序
这个代码其实有一些局限性，它只能排序整形数组，对于浮点数，字符没有办法进行排序。
但qsort函数可以排序任意类型的数据。
如果我们想改造这个函数，让他能够排序任意类型的数据，我们要进行那些改造呢？

  • 首先，两个整形元素可以直接使用“>”进行比较，但是两个字符串、两个结构体元素是不能使用“>”进行比较的；
  • 我们可以效仿上面的计算器函数，利用回调函数，把两个元素的比较方法封装成一个函数，然后把函数的地址传给排序函数；
    想到这我们就可以理解了，qsort函数的最后一个参数为什么是函数指针：

作为函数的使用者，明确的知道要排序的是什么数据，但是函数的实现者不知道啊！所以要告诉函数的实现者，这些数据应该如何比较，所以提供两个元素的比较函数

我们来看看函数的介绍：
在这里插入图片描述

也就是说我们要定义一个函数当跳板，就是我们用户告诉qsort函数我们要排序什么类型的媒介；这个函数要求传进两个值void*p1,void*p2,当p1>p2时，返回一个大于0的数，p1<p2时，返回一个小于0的数，相等时，返回一个0；再将这个函数地址提供qsort；

4.使用qsort函数排序整型数据

4.1 思路分析

根据上面所讲我们定义一个cmp_int函数当这个跳板：
但是要注意的是：void*类型的指针是无具体类型的指针，这种指针不能直接进行解引用，也不能进行±整数运算；

int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	if (*(int*)p1 > *(int*)p2) //由于void*类型不能参与比较，所以我们强制转化为int*类型
		return 1;
	else if (*(int*)p1 < *(int*)p2)
		return -1;
	else
		return 0;
}

上面为了逻辑清楚，其实这串代码可以更简洁：

int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}

4.2 完整代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void print_arr(int arr[10], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

//int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
//{
//	if (*(int*)p1 > *(int*)p2)  //由于void*类型不能参与比较，所以我们强制转化为int*类型
//		return 1;
//	else if (*(int*)p1 < *(int*)p2)
//		return -1;
//	else
//		return 0;
//}

int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return *(int*)p1 - *(int*)p2;
}


int main()
{
	int arr[] = { 2, 4, 5, 1, 0, 3, 9, 6, 8, 7 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print_arr(arr, sz);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
这是默认升序排序，如果默认降序呢？我们只需将cmp_int改为：

int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return *(int*)p2 - *(int*)p1;
}

看看运行结果：
在这里插入图片描述

4.3 总体逻辑展现

在这里插入图片描述

5.使用qsort函数排序结构数据

5.1 strcmp( )函数

函数介绍在这里插入图片描述
将 字符串 str1 与 C 字符串 str2 进行比较。

此函数开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们彼此相等，则继续处理以下对，直到字符不同到达终止 null 字符。

返回值
在这里插入图片描述
例：
在这里插入图片描述

解释：

如果第一个不匹配的字符在 PTR1 中的值低于 PTR2 中的**ASCII值，那返回一个小于0的数；
如果两个字符串的内容相等，那返回一个等于0的数；
如果第一个不匹配的字符在 PTR1 中的值大于 PTR2 中的ASCII值，那放回一个大于0的数。

5.2 思路分析

我们比较结构体数据，以下面的结构体为例：

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

这里的两个结构体元素怎么比较大小

  1. 按照名字比较 - 字符串比较
  2. 按照年龄比较 - 整型比较

所以我们在写qsort函数的最后一个参数指向的函数时要根据自己的需要来写：

5.2.1 按名字比较
int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);  //强制转换为结构体指针
}
5.2.2 按年龄比较
//按年龄
int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}

三、qsort函数的模拟实现

我们讲到现在，相信我们已经对qsort函数有一定的理解，
那我们现在能不能模仿qsort函数来说实现一个冒泡排序的函数，这个函数可以排序任意类型的数据
我们对bubble_sort()函数进行优化：

1.函数参数优化

首先我们想要让这个函数排序任意类型的数据，我们不能只接受int类型的数组，这里我们效仿qsort函数，其实我们也可以知道为什么qsort函数为什么需要这些参数：
在这里插入图片描述

void bubble_sort(void base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void*p1, const void *p2))

2.交换条件的判断

在这里插入图片描述
由于void*类型不能直接参加运算，所以我们先将base强行转化为char类型，结合用户自己实现的函数cmp进行是否交换的判断；

if (cmp((char*)base + j * width , (char*)base + (j + 1) * width) > 0)

3. 如何交换

我们定义一个Swap交换函数来进行元素的交换：
我们想想应该给Swap函数传进那些参数，只告诉两个需要交换区域的起始地址就可以了吗？

如果老师要张三和王五打扫两个区域，但是张三王五两个人交换区域，只告诉对方自己从哪开始扫就可以了吗？对还要告诉对方要打扫多大的区域；这里也是一样的道理；

所以我们还要传染元素的宽度；

Swap(char*base1, char* base2， width);

接下来我们来实现Swap函数：
在这里插入图片描述
因为char类型指针+1只移一个字节，我们利用这个特点将其一个字节一个字节的完成交换(上图以width = 4为例)：

void Swap(char* base1, char* base2, size_t width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width - 1; i++)
	{
		char tmp = *base1;
		*base1 = *base2;
		*base2 = tmp;
		base1++;
		base2++;
	}
}

4.完整代码

4.1先来测试排序整型类型

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return *(int*)p1 - *(int*)p2;//默认升序
	//return *(int*)p2 - *(int*)p1;//降序

}
void Swap(char* base1, char* base2, size_t width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width - 1; i++)
	{
		char tmp = *base1;
		*base1 = *base2;
		*base2 = tmp;
		base1++;
		base2++;
	}
}

void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void*p1, const void *p2))
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * width , (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}



void print_arr(int arr[10], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
	int arr[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
	int sz = 0;
	sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print_arr(arr, sz);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

4.2测试排序结构体类型

4.2.1 按名字
//排序结构体（名字）
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

//按名字
int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);  //强制转换为结构体指针
}
void Swap(char* base1, char* base2, size_t width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width - 1; i++)
	{
		char tmp = *base1;
		*base1 = *base2;
		*base2 = tmp;
		base1++;
		base2++;
	}
}



void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}

void test2()
{
	struct Stu arr[3] = { {"zhangsan", 35}, {"wangwu", 23}, {"lisi", 34} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);

}


int main()
{
	test2();
	return 0;
}

因为结构体打印我们还不清楚，所以我们用调试方法展示：
在这里插入图片描述
结果也是正确的

4.2.2 按年龄
//排序结构体（年龄）
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

//按年龄
int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}
void Swap(char* base1, char* base2, size_t width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width - 1; i++)
	{
		char tmp = *base1;
		*base1 = *base2;
		*base2 = tmp;
		base1++;
		base2++;
	}
}



void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}

void test2()
{
	struct Stu arr[3] = { {"zhangsan", 35}, {"wangwu", 23}, {"lisi", 34} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);

}


int main()
{
	test2();
	return 0;
}

结果展示：
在这里插入图片描述
年龄按升序排序；

5.总体逻辑展现

在这里插入图片描述

总结

这期我们讲解了回调函数，讲解了qsort排序函数，理解并模拟出qsort函数；相信大家有很多启发,下期见，加油！

标签：sz,arr,函数,int,void,C语言,深入,printf,指针
From： https://blog.csdn.net/2303_78558007/article/details/142288197

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