轻松拿下指针（5）

news2025/1/16 15:40:39

文章目录

  • 一、回调函数是什么
  • 二、qsort使用举例
  • 三、qsort函数的模拟实现

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。
第指针（4）中我们写的计算机的实现的代码中 switch 语句代码是重复出现的，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？ 

 
int main() 
{
	int input = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	
	do
	{
		menu();
		printf("请选择:");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("请输入两个整数：\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			 ret = Add(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("请输入两个整数：\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			 ret = Sub(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("请输入两个整数：\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			 ret = Mul(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("请输入两个整数：\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			 ret = Div(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误，请重新选择\n");
		}
	}while (input);
	return 0;
}

因为 switch 语句的代码，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。
那具体怎么简化这段代码呢？
能不能把这四段代码分装成一个函数，把四个问题都解决。
设计一个 “中间商” 函数Calc（）： 
void Calc(int(*pf)(int, int))
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	printf("请输入两个整数：\n");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = pf(x, y);
	printf("%d\n", ret);
}

最后改造后的结果：

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}

int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}

int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}

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 x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	printf("请输入两个整数：\n");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = pf(x, y);
	printf("%d\n", ret);
}


int main()
{
	int input = 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("退出游戏\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误，请重新选择\n");
		}
	} while (input);
	return 0;
}
  • （简单来说：把一个函数的地址传递给了函数指针，在这个函数内部通过函数指针去调用他所指向的函数，这种通过函数指针调用函数的方式，被调用的函数就是回调函数。）

二、qsort使用举例

  • qsort是C语言中的一个库函数，这个函数是用来对数据进行排序的，对任意类型的数据都能进行排序。（quiick sort 底层使用的快速排序的思想）

void qsort(void* base, //指向待排序数组的第一个元素的指针
           size_t num, //base指向数组中的元素个数
           size_t size,//base指向的数组中一个元素的大小，单位是字节
           int (*cmp)(const void*, const void*) //函数指针 - 传递函数的地址
           //
          );

而在 compar 函数中的实现结果如下：

int compareMyType (const void * a, const void * b)
{
  if ( *(MyType*)a <  *(MyType*)b ) return -1;
  if ( *(MyType*)a == *(MyType*)b ) return 0;
  if ( *(MyType*)a >  *(MyType*)b ) return 1;
}

2.1 使用qsort函数排序整型数据 

如果想使用 qsort 函数排序整型类型数据，就得提供一个比较 2 个整型的比较函数：

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


int main()
{
	int arr[10] = { 3,1,5,6,9,8,7,2,4,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

意思是，如果想要比较两个“字符串”，两个“结构体”等，就提供相应的比较函数，这样qsort就实现了可以比较任何类型数据的功能了。

再举个例子：

2.2 使用qsort排序结构数据

首先创建一个结构体

#include<stdio.h>
#include<string.h>

struct Stu //学⽣
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
};

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
	
}

int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{ 
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}

void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
	int i = 0;
	char tmp = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;

		buf1++;
		buf2++;
	}
}

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 (arr[j] > arr[j + 1])
			
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
				
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}



void test3()
{
	struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20},{"lisi",35},{"wangwu", 18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);
	
}


void test4()
{
	struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20},{"lisi",35},{"wangwu", 18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);

}


int main()
{
	test3();
	test4();
	return 0;
}

struct stu
{
	char name[20];
	int age;
};
1. 假设按照姓名来比较
int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
	//因为 p1 的类型是 void*，所以我们要把它强制类型转换成（struct Stu*），注意这个转换是临时的，所以要用括号括起来（（struct Stu*）p1）->name。
}

void test1()
{
	struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20},{"lisi",35},{"wangwu", 18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);
	
}
2. 假设按照年龄来比较
int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{ 
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}

void test1()
{
	struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20},{"lisi",35},{"wangwu", 18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);
	
}

最后进入主函数调试，分别对 arr 进行监控

int main()
{
	test1();
	test2();
	return 0;
}

（注意：strcmp比较的不是字符串长度，而是对应位置上字符的大小！！）

三、qsort函数的模拟实现

在指针（3）的讲解中，我们了解到冒泡排序的算法及引用，并定义了代码 bubble_sort 函数。而了解了qsort这个库函数后，我们能否可以将 buble_sort 函数改造成通用的算法，可以排序任意类型的数据？

答案肯定是可以的，可以通过 qsort 的模仿实现。

前面讲到 qsort 是底层使用的快速排序，而我们自己定义的  bubble_sort 是通过冒泡排序的思路实现排序，不会有冲突。

代码如下：

void Swap(char*buf1, char*buf2, size_t width)
{
	int i = 0;
	char tmp = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;

		buf1++;
		buf2++;
	}
}

void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{
	//趟数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		//一趟内部的两两比较
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz-1-i; j++)
		{
			//if (arr[j] > arr[j + 1])
			//比较两个元素
			if(cmp((char*)base+j*width, (char*)base+(j+1)*width)>0)
			{
				//交换两个元素
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}

接下里我们逐步分析：

  • 在  bubble_sort 的形参描写的过程：

     1.不清楚要排序的数据的类型，所以用 void *base接收；

     2.base指向的数组的大小，单位是字节，用 size_t(无符号整型) 接收；

     3.base指向的数组中一个元素的大小，单位是字节，但是我们不清楚将来的数据类型是什么，所以我们可以用宽度 width 接收；

     4.void*类型指针可以接受任何类型的地址，可以写成 (*cmp)(const void* p1, const void* p2)) ，返回类型是 int。

  • bubble_sort 中的逻辑算法：

     1.首先我们清楚在冒泡排序中的趟数，和每一趟中所需要两两对比的对数是不会改变的，不论数据类型是怎么样，都是采取这种对比过程。

     2.（1）需要改变就是 if ( ) 中的条件和交换过程 利用 cmp 的返回值是否大于零，如果大于零说明前者大于后者则进行交换（假设是升序排列）。如果我们要使用冒泡排序的思路，就要解决 arr[j] 和 arr[j + 1] 这两个元素的地址传达。

        （2）而我们只知道首元素 base 的地址以及一个元素的宽度 width，但具体的大小不清楚。假设是一组整型数组 int arr[10] = { 3,1,5,6,9,8,7,2,4,10 } ,width 就等于 4，所以我们可以把 base 强制类型转换成 （char*）base，当指向首元素地址 3时为 （char*）base+0，指向下个元素地址 1时为（char*）base+width*(0+1)，那么就可以写成：

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

        （3）接下里就进入交换：

                  Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width)

buf1 和 buf2相差的是一个 width（4个字节）那交换的时候是否就可以创建一个 int tmp = 0 进行交换呢？在void Swap函数中并不知道buf1.2是什么类型，只知道两者之间相差一个元素是 4 个字节，所以只能一个字节一个字节得交换，四对字节分别交换，两个整型就交换成功了。

  • 最后我们把上述的结构体数据利用 bubble_sort 排序看是否成功：
#include<stdio.h>
#include<string.h>

struct Stu //学⽣
{
	char name[20];//名字
	int age;//年龄
};

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);

}

int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}


void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
	int i = 0;
	char tmp = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;

		buf1++;
		buf2++;
	}
}

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 (arr[j] > arr[j + 1])
			
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
				
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}
void test3()
{
	struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20},{"lisi",35},{"wangwu", 18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);

}


void test4()
{
	struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20},{"lisi",35},{"wangwu", 18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);

}


int main()
{
	test3();
	test4();
	return 0;
}

最终监视一下 arr 中的地址内容：

1.按姓名排序

2.按年龄排序

未完待续~~

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