C语言指针详解（三）

news2024/10/6 10:25:56

 

目录

前言 

一. 回调函数是什么？

 1.定义

2. 代码示例：计数器

2.1 使用回调函数改造前

  2.2 使用回调函数改造后

二. qsort使用举例

1.  qsort介绍

2. 使用qsort函数排序整型数据

3. 使用qsort排序结构体数据

三. qsort函数的模拟实现

四. sizeof和strlen的对比

1. sizeof

2. strlen

3. sizeof 和 strlen的对比

写在最后

前言 

C语言指针详解（一）icon-default.png?t=N7T8https://blog.csdn.net/qq_51904510/article/details/136810287

C语言指针详解（二）icon-default.png?t=N7T8https://blog.csdn.net/qq_51904510/article/details/138172497

前面我们了解了指针的指针的指针的绝大多数知识，现在，我们来了解回调函数的定义、使用以及意义，了解可以快速排序元素的函数——qsort的使用方法和模拟实现，以及sizeof和strlen的对比

一. 回调函数是什么？

 1.定义

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。

之前我们写的计数器的实现的代码中，有一部分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。

2. 代码示例：计数器

2.1 使用回调函数改造前

#include <stdio.h>
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;
}
int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	do
	{
		printf("*********************\n");
		printf("*  1: add   2: sub  *\n");
		printf("*  3: mul   4: div  *\n");
		printf("*********************\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = add(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = sub(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = mul(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = div(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出程序\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

  2.2 使用回调函数改造后

#include <stdio.h>
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 calc(int(*pf)(int, int))
{
	int ret = 0;
	int x, y;
	printf("输入操作数：");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = pf(x, y);
	printf("ret = %d\n", ret);
}

int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	do
	{
		printf("*********************\n");
		printf("*  1: add   2: sub  *\n");
		printf("*  3: mul   4: div  *\n");
		printf("*********************\n");
		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\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

 我们可以发现，在使用回调函数后，有效的减少了代码量，通过传递函数指针的形式，完成了计数器不同计算功能的实现，同时减少了大量的重复代码部分

二. qsort使用举例

1.  qsort介绍

qsort可以对数组的元素进行排序

对数组的元素进行排序，每个元素的字节长度为 size，使用自己编写的compar函数确定顺序。
此函数使用的排序算法通过调用指定的函数来比较元素对，并将指向它们的指针作为参数。
该函数不返回任何值，而是通过重新排序其元素来修改指向的数组的内容

使用时需要包含库函数<stdlib.h>

函数原型为：

void qsort (void* base, size_t num, size_t size,
            int (*compar)(const void*,const void*));

 参数介绍：

参数介绍

返回值：

该函数无返回值

相当于：

void qsort (数组指针, 数组元素个数, 每个元素大小,自己编写的比较大小的函数指针);

注意：qsort与bubble_sort时间复杂度相同，均为O(n^2) 

2. 使用qsort函数排序整型数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//qosrt函数的使⽤者要写一个⽐较函数
int int_cmp(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
int main()
{
	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	int i = 0;
	qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), int_cmp);
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

运行结果

3. 使用qsort排序结构体数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Stu //学⽣
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
};
//打印结构体
void printstruct(struct Stu* s, size_t sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s %d  ", s[i].name, s[i].age);
		if (i == sz - 1)
		{
			printf("\n");
		}
	}
}
//假设按照年龄来比较
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
//strcmp - 是库函数，是专门用来比较两个字符串的大小的
//假设按照名字来比较
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
//按照年龄来排序
void test2()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 30}, {"wangwu", 15} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
	printstruct(&s, sz);
}
//按照名字来排序
void test3()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 30}, {"wangwu", 15} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
	printstruct(&s, sz);
}
int main()
{
	test2();
	test3();
	return 0;
}

运行结果

三. 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）。

注意：这里第一次使用 void* 的指针。

#include <stdio.h>
int int_cmp(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
void _swap(void* p1, void* p2, int size)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		char tmp = *((char*)p1 + i);
		*((char*)p1 + i) = *((char*)p2 + i);
		*((char*)p2 + i) = tmp;
	}
}
void bubble(void* base, int count, int size, int(*cmp)(void*, void*))
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < count - 1; i++)
	{
		for (j = 0; j < count - i - 1; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0)
			{
				_swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	int i = 0;
	bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), int_cmp);
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

运行结果

四. sizeof和strlen的对比

1. sizeof

在学习操作符的时候，我们学习了 sizeof ， sizeof 计算变量所占内存内存空间大小的，单位是字节，如果操作数是类型的话，计算的是使用类型创建的变量所占内存空间的大小。

sizeof 只关注占用内存空间的大小，不在乎内存中存放什么数据。

比如：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	printf("sizeof(a)   = %d\n", sizeof(a));
	printf("sizeof a    = %d\n", sizeof a);
	printf("sizeof(int) = %d\n", sizeof(int));
	return 0;
}

运行结果

2. strlen

strlen 是C语言库函数，功能是求字符串长度。函数原型如下：

size_t strlen ( const char * str );

统计的是从 strlen 函数的参数 str 中这个地址开始向后， \0 之前字符串中字符的个数。

strlen 函数会一直向后找 \0 字符，直到找到为止，所以可能存在越界查找。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[3] = { 'a', 'b', 'c' };
	char arr2[] = "abc";
	printf("strlen(arr1) = %d\n", strlen(arr1));
	printf("strlen(arr2) = %d\n", strlen(arr2));
	printf("sizeof(arr1) = %d\n", sizeof(arr1));
	printf("sizeof(arr2) = %d\n", sizeof(arr2));
	return 0;
}

运行结果

3. sizeof 和 strlen的对比

sizeof 和 strlen的对比
sizeofstrlen
sizeof是操作符strlen是库函数，使用需要包含头文件 string.h
sizeof计算操作数所占内存的大小，单位是字节srtlen是求字符串长度的，统计的是 \0 之前字符的隔个数
sizeof不关注内存中存放什么数据关注内存中是否有 \0 ，如果没有 \0 ，就会持续往后找，可能会越界

写在最后

到这里我们就了解了指针的绝大多数知识，仔细想想，也不像网上说得那样难以理解吧，我们可能会认为C语言对指针的管理太松，很多问题都需要程序员自己去发现，去解决。然而，正是因为C语言对程序员十分放心，没有引入太多的检查，所以C语言的运行速度相当快，许多操作系统的内核如Windows也是用C语言编写，C语言的许多库函数运行效率也是相当高的。C语言从诞生到现在，经历了时间的考验，说明其本身是一个十分优秀的语言，值得我们去用心学习。

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