6.函数指针数组
我们现在可以把整型指针或者字符指针放在一个数组中，如下：
int* arr[10];//整型指针数组 char* arr2[10];//字符指针数组
那类比一下，函数指针数组就是存放函数指针的数组。
在学习函数指针数组之前，我们先来用前面学过的知识实现一个计算器（加法、减法、乘法、除法） ，
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; } int main() { int (*pf)(int, int) = Add; int (*pf1)(int, int) = Sub; int (*pf2)(int, int) = Mul; int (*pf3)(int, int) = Div; return 0; }
以上代码分别写出加减乘除功能的函数，并将个函数的地址存放在函数指针中，我们可以发现，这几个函数的参数类型和返回类型是相同的，那我们能不能把它们放在一个数组中呢？
当然可以，这个数组就被称为函数指针数组 。
函数指针数组的写法如下：
int main() { //函数指针数组 int (*pf[4])(int, int) = { Add,Sub,Mul,Div }; return 0; }
通过观察其实可以发现，函数指针数组其实就是在函数指针变量pf后面加上[4]，pf和[4]先结合成数组，数组中存放的数据类型是函数指针类型int (*) (int,int)
下面我们来写一个完整的计算器代码：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> 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.加法 2.减法 *******\n"); printf("********3.乘法 4.除法 *******\n"); printf("********0.退出 *******\n"); printf("********************************\n"); } 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("请输入两个数："); scanf("%d %d", &x, &y); ret = Add(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 2: printf("请输入两个数："); scanf("%d %d", &x, &y); ret = Sub(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 3: printf("请输入两个数："); scanf("%d %d", &x, &y); ret = Mul(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 4: printf("请输入两个数："); scanf("%d %d", &x, &y); ret = Div(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 0: printf("退出计算器\n"); break; default: printf("选择错误，请重新选择：\n"); break; } } while (input); return 0; }
以上就是实现具有加减乘除功能的计算器，但是我们可以发现，这代码有点冗余，重复的代码太多，这仅仅是加减乘除，如果要实现其他功能（如a&b、a^b、a|b等），那case语句就会越来越多， 这显然不利于我们写代码。
要解决这个问题，这里就可以使用到函数指针数组了。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> 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.加法 2.减法 *******\n"); printf("********3.乘法 4.除法 *******\n"); printf("********0.退出 *******\n"); printf("********************************\n"); } int main() { int input = 0; int x = 0; int y = 0; int ret = 0; //函数指针数组 int (*pfArr[5])(int, int) = { NULL,Add,Sub,Mul,Div }; do { menu(); printf("请选择："); scanf("%d", &input); if (input >=1 && input <= 4) { printf("请输入两个数："); scanf("%d %d", &x, &y); ret = pfArr[input](x, y);//通过访问函数指针数组的元素调用函数 printf("%d\n", ret); } else if(input == 0) { printf("退出计算器\n"); break; } else { printf("选择错误，请重新选择：\n"); } } while (input); return 0; }
这里的函数指针数组写成 int (*pfArr[5])(int, int) = { NULL,Add,Sub,Mul,Div };数组中加上空指针NULL是为了在使用下标访问数组元素时与case语句相对应。
以上用函数指针数组实现的计算器，如果要写其他功能的函数，只需要写出实现相应功能的函数，并在函数指针数组中添加该函数地址即可，不需要再写很多case语句了，
这种函数指针数组 int (*pfArr[5])(int, int) = { NULL,Add,Sub,Mul,Div };的使用也被称为转移表。
在这里补充一点，一定要注意函数指针，和函数指针数组的书写方式。
对比一下：
int* p;//指针 int(*p)(int, int);//函数指针 int(*P[5])(int, int);//函数指针数组
7.指向函数指针数组的指针
前面我们讲了，int (*pfArr[5])(int, int)是函数指针数组，那既然是数组，就应该可以取地址&pfArr，现在要将这个地址存放在变量p中应该来怎么写呢？
首先，我们可以先写出函数指针数组int(*p[5])(int,int)，此时我们期望p是一个指针而不是一个数组，那就不要让它和 [5] 结合，而是加括号写成指针的形式(*p)，所以指向函数指针数组的指针应该写成：int(*(*p)[5])(int,int) = &pfArr，其中第一个 * 是外面函数指针的类型
这听上去就像是套娃一样，其实还可以继续一层一层的套下去。这里我们只简单了解一下。
void test(const char* str) { printf("%s\n", str); } int main() { void (*pf)(const char* str);//pf是函数指针变量 void(*pfArr[10])(const char* str);//pfArr是存放函数指针的数组 void(*(*p)[10])(const char* str);//p是指向函数指针数组的指针 return 0; }
8.回调函数
函数指针有一个特别大的用途就是回调函数，下面来看回调函数的概念：
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，我们就说这是回调函数。回调函数不是有该函数的实现方直接调用的，而是在某种特定的事件或者条件发生时由另外一方调用，用于对该事件的反应。
解释一下：假设有两个函数A和B，把函数A的地址作为参数传给B，在使用B的时候，通过地址调用函数A，这个函数A就被称为回调函数。
使用回调函数也可以简化代码过程，比如之前写的计算器，我们可以把冗余的代码写成一个函数A()，每次调用这个函数就行了，但问题是这几段冗余的代码中也是有差异的，
每段代码中的计算函数不同，此时仅仅写一个函数A()是不够的，要使用函数指针。
我们可以写一个calc()函数，然后把Add、Sub、Mul、Div作为参数传给它就行，这里的函数Add()、Sub()、Mul()、Div()就是回调函数。
具体实现如下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> 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.加法 2.减法 *******\n"); printf("********3.乘法 4.除法 *******\n"); printf("********0.退出 *******\n"); printf("********************************\n"); } void calc(int(*p)(int,int)) { int x = 0; int y = 0; int ret = 0; printf("请输入两个数："); scanf("%d %d", &x, &y); ret = (*p)(x,y); printf("%d\n", ret); } 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: calc(Add); break; case 2: calc(Sub); break; case 3: calc(Mul); break; case 4: calc(Div); break; case 0: printf("退出计算器\n"); break; default: printf("选择错误，请重新选择：\n"); break; } } while (input); return 0; }
下面我们画图分析一下上述代码的调用逻辑：
8.1使用回调函数，模拟实现qsort函数
在此之前，我们先来回忆一下冒泡排序。这个具体在之前的数组章节中讲过，
链接贴在这：
https://blog.csdn.net/syh163/article/details/132279207
冒泡排序：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> bubble_sort(int arr[], 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; } } } } int main() { int arr[] = { 3,1,5,2,4,6,8,9,7,0 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz); int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; }
冒泡排序有一个明显的局限性，就是它只能排整型数据，如果我们要排一组浮点型、结构体数据、或者其他类型的数据，用冒泡排序法显然不行，那这里我们就来了解一个库函数qsort，
qsort函数的特点：1.是一种快速排序的方法。2.适用于任意类型数据的排序。
我们可以在www.cplusplus.com中搜索一下该函数：
由上图可知，qsort函数由4个参数，分别是base、num、size、comper，参数类型分别是void*、size_t（无符号整型）、size_t 和 int (*)(const void*,const void*)
void qsort(void* base, //指向需要排序的数组的第一个元素 size_t num, //排序的元素个数 size_t size,//一个元素的大小，单位是字节 int (*compar)(const void*, const void*));//函数指针类型 - 这个函数指针指向的函数， 能够比较base指向数组中的两个元素
该函数的功能是排序由base指向的num个元素，每个元素的大小是size个字节，使用compar指向的函数去比较。
了解了这些，我们就可以用qsort函数来实现排序。
我们可以先来测试一下qsort函数对整型数据的排序：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> //比较函数 int cmp_int(const void* p1, const void* p2) { return *(int*)p1 - *(int*)p2; } //打印函数 void print(int arr[], int sz) { int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } } //测试排序整型数据 test1() { int arr[10] = { 3,1,2,5,4,6,8,9,7,0 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int); print(arr,sz); } int main() { test1(); return 0; }
注意使用库函数qsort时要包含头文件<stdlib.h>
运行后排序结果是可行的。
我们来重点分析上述代码中的这段代码：
int cmp_int(const void* p1, const void* p2) { return *(int*)p1 - *(int*)p2; }
这是我们写的比较函数，比较两个元素的大小，qsort的使用说明中规定它的参数类型必须是const void*型的，而且当p1<p2时，返回值<0；p1=p2时，返回值=0；p1>p2时，返回值>0。所以我们可以直接返回p1和p2所指向元素的差，但是注意直接对p1和p2解引用（即 *p1-*p2）是不对的，必须先强制类型转换为int*型，然后进行解引用相减（即 *(int*)p1 - *(int*)p2）。
为什么要强制类型转换呢？
因为指针变量p1和p2的类型都是 void*，而 void* 的指针是无具体类型的指针，不知道它解引用的大小是多少字节，所以这种类型的指针不能直接解引用，也不能进行指针运算。这次测试的是对整型数据的排序，所以强制类型转换为int*
void*的指针还可以接受任意类型的地址，
int main() { int a = 10; float f = 3.14f; int* pa = &a; void* pv = &a; pv = &f; return 0; }
这就是 void*的好处了，因为有时候我们也不知道别人要传给函数什么类型的参数，所以干脆写成void*型的，这样不管传过来什么类型的数据都可以被接收。
我们也可以来测试一下，qsort函数对结构体数据的排序：
先来排序结构体数据中的age：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> struct stu { char name[10]; int age; }; //排序年龄 int cmp_age(const void* p1, const void* p2) { return ((struct stu*)p1)->age - ((struct stu*)p2) -> age; } void test2() { struct stu arr[] = { {"zhangsan",11},{"lisi",32},{"wangwu",20} }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_age); } int main() { test2(); return 0; }
通过监视窗口可以看到按年龄升序排序了：
还可以排序结构体数据中的name:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> struct stu { char name[10]; int age; }; //排序名字 int cmp_name(const void* p1, const void* p2) { return strcmp(((struct stu*)p1)->name, ((struct stu*)p2)->name); } void test2() { struct stu arr[] = { {"zhangsan",11},{"lisi",32},{"wangwu",20} }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_name); } int main() { /*test1();*/ test2(); return 0; }
通过监视窗口也可以看到按照名字首字母排序了：
注意，比较结构体数据name时，是两两字符串在比较，所以使用字符串比较函数strcmp，而且strcmp函数中，如果字符串1<字符串2，返回值<0；字符串1=字符串2，返回值=0；字符串1>字符串2，返回值>0。这刚好与我们期望的一样。所以我们把比较的结果直接返回即可。
上文讲了qsort函数的功能和具体使用，下面我们看能不能使用冒泡排序的思想模拟实现一个功能类似qsort的函数bubble_sort()。
在模拟实现之前，我们要解决三个问题：
问题1：冒泡排序法只能对整型数据进行排序，如何使其对其他类型的数据排序？
要解决问题1，我们可以仿照qsort函数，对bubble_sort传 void* 指针，同时传num、size，void*指针可以接收任意类型的指针，并且知道了元素个数和元素大小，我们就能知道需要排序从哪里开始，每次排多大的数据。
此时我们的bubble_sort函数声明应该是这样的：
void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size, int(*cmp)(const void*, const void*)) { ; }
问题2：对于不同类型数据不能只是简单用大于号比较
要解决问题2，我们可以将两个元素的比较方法以函数参数的方式传递，即根据数据类型写出对应的比较函数，然后将比较函数的地址作为参数传给bubble_sort。因为我们也不知道要比较的两个数据类型，所以比较函数的参数类型最好写成 (const void*,const void*)
比较函数声明应该是这样的：
int cmp_int(const void* p1, const void* p2) { ; }
问题3：不同的数据类型，交换略有差异
问题3如何解决，我们后面再讲。
而不论怎么比较，冒泡排序的比较趟数，和每一趟比较的次数都不会变，即：
void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size, int(*cmp)(const void*, const void*)) { int i = 0; //趟数 for (i = 0; i < num - 1; i++) { int j = 0; //一趟内部比较的对数 for (j = 0; j < num - 1 - i; j++) { //假设需要升序，则cmp_int返回值>0时交换 ; } } }
此时 if 判断语句的条件不能再写成 arr[j] > arr[j+1]，因为数据类型不一定是整型，不能简单的用大于号比较（问题3），这就要调用比较函数了，但该给比较函数传什么参数呢？
传给比较函数的两个参数应该是两个相邻元素的地址，所以我们只要确定 arr[j] 和 arr[j+1] 的地址即可，又因为将arr传给了base，所以base是起始地址，而base又是void*型，所以此时的arr[j]的地址是(*char)base + j*size，arr[j+1]的地址是(*char)base + (j+1)*size，size是元素的大小，每次跳转size个字节大小就到下一个元素了。
这里将base强制类型转换为char*型还是因为：要交换的两个元素类型不知道，只能一字节一字节的去交换。
此时bubble_sort函数应该是这样的：
void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size, int(*cmp)(const void*, const void*)) { int i = 0; //趟数 for (i = 0; i < num - 1; i++) { int j = 0; //一趟内部比较的对数 for (j = 0; j < num - 1 - i; j++) { //假设需要升序，则cmp_int返回值>0时交换 if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0) { //交换函数 swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size,size); } } } }
交换函数：
void swap(char* buf1, char* buf2, int size) { int i = 0; for (i = 0; i < size; i++) { int tmp = *buf1; *buf1 = *buf2; *buf2 = tmp; buf1++; buf2++; } }
交换函数中的for循环，一次循环交换一字节的数据，直到将两个大小为size字节的元素完全交换。
下面附上使用冒泡排序的思想模拟实现一个功能类似qsort的函数bubble_sort()的完整代码：
先来测试一下整型数据的交换：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> //交换函数 void swap(char* buf1, char* buf2, int size) { int i = 0; for (i = 0; i < size; i++) { int tmp = *buf1; *buf1 = *buf2; *buf2 = tmp; buf1++; buf2++; } } //比较函数 int cmp_int(const void* p1, const void* p2) { return *(int*)p1 - *(int*)p2; } //模拟实现 void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size, int(*cmp)(const void*, const void*)) { int i = 0; //趟数 for (i = 0; i < num - 1; i++) { int j = 0; //一趟内部比较的对数 for (j = 0; j < num - 1 - i; j++) { //假设需要升序，则cmp_int返回值>0时交换 if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0) { //交换函数 swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size,size); } } } } //打印函数 print(int arr[], int sz) { int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } } void test1() { int arr[10] = { 3,1,2,5,4,6,8,9,7,0 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int); print(arr,sz); } int main() { test1(); }
运行结果：
上述代码中函数的调用过程如下图：
我们也可以来测试一下结构体数据的交换：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include<stdio.h> struct stu { char name[10]; int age; }; //比较函数 int cmp_str(const void* p1, const void* p2) { return ((struct stu*)p1)->age - ((struct stu*)p2)->age; } //交换函数 swap(char* buf1, char* buf2, int size) { int i = 0; for (i = 0; i < size; i++) { int tmp = *buf1; *buf1 = *buf2; *buf2 = tmp; buf1++; buf2++; } } bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size, int (*cmp)(const void*, const void*)) { int i = 0; for (i = 0; i < num-1; i++) { int j = 0; for (j = 0; j < num-1-i; j++) { if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size)>0) { swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size,size); } } } } void test2() { struct stu arr[] = { {"zhangsan",11},{"lisi",32},{"wangwu",20} }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_str); } int main() { test2(); return 0; }
运行结果：
这是模拟函数对结构体数据age的交换，大家可以试着自己写一下对结构体数据name的交换。
今天就学到这里，未完待续。。。
