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C语言之指针进阶篇（3）

2023-11-17 48
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简介： C语言之指针进阶篇（3）

今天我们学习指针难点之回调函数🆗🆗🆗。

首先我们用思维导图回顾一下前面的内容。

思维导图


回调函数

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。


案例1—计算器

就前文我们学习的计算器，我们再用回调函数来解决一下！🆗🆗🆗

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
//计算器
#include<stdio.h>
void meau()
{
  printf("**************************\n");
  printf("** 1.add   2.sub      ****\n");
  printf("** 3.mul   4.div      ****\n");
  printf("** 0.exit            *****\n");
  printf("**************************\n");
}
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 input = 0;
  int x = 0;
  int y = 0;
  int ret = 0;
  do
  {
    meau();
    printf("请选择>");
    scanf("%d", &input);
    switch (input)
    {
    case 1:
      printf("请输入2个操作数：");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = Add(x, y);
      printf("ret=%d\n", ret);
      break;
    case 2:
      printf("请输入2个操作数：");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = Sub(x, y);
      printf("ret=%d\n", ret);
      break;
    case 3:
      printf("请输入2个操作数：");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = Mul(x, y);
      printf("ret=%d\n", ret);
      break;
    case 4:
      printf("请输入2个操作数：");
      scanf("%d %d", &x, &y);
      ret = Div(x, y);
      printf("ret=%d\n", ret);
      break;
    case 0:
      printf("退出游戏");
      break;
    default:
      printf("选择错误，重新选择\n");
      break;
    }
  } while (input);
  return 0;
}

回调函数 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
//计算器
#include<stdio.h>
void meau()
{
  printf("**************************\n");
  printf("** 1.add   2.sub      ****\n");
  printf("** 3.mul   4.div      ****\n");
  printf("** 0.exit            *****\n");
  printf("**************************\n");
}
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 calc(int(*p)(int, int))//函数指针传参
{
  int x = 0;
  int y = 0;
  printf("请输入两个操作数\n");
  scanf("%d %d", &x, &y);
  int ret = p(x, y);//函数调用
  printf("ret=%d\n", ret);
}
int main()
{
  int input = 0;
  do
  {
    meau();
    printf("请选择>\n");
    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");
      break;
    default:
      printf("选择错误，重新选择\n");
      break;
    }
  } while (input);
  return 0;
}

解释如下：

在main函数中，没有直接去调用函数。而是把函数指针传参给另外的一个函数calc，在calc内部使用函数指针调用，通过函数指针就可以找到指针指向的函数，此刻被指向的函数就是回调函数。


像上图所示，通过calc函数调用Add函数指针,找到Add函数，就把Add函数称为回调函数。


calc称为回调函数的机制


老板>>组长>>员工


案例2—qsort函数

那出了上面回调函数的案例，还有一个经典回调函数的案例：qsort


qsort是一个库函数，底层使用的是快速排序的方式，对不同数据进行排序的。

这个函数可以直接使用。

这个函数可以用来排序任意类型的数据。

对数据进行排序方法很多：

冒泡排，序选择排序，插入排序，快速排序等等。


关于qsort函数  

NO1.

关于qsort函数的点--->qsort - C++ Reference (cplusplus.com)



需要包含头文件#include


  • 排序整型数组，两个整型可以直接使用>比较
  • 排序结构体数组，两个结构体的数据可能不能直接使用>比较

也就是不同类型的数据，比较大小的方法是有差异的


最后一个参数，排序不同数据的重要点，需要封装不同的函数去比较不同的数据的大小


void qsort(void* base, //指向了待排序数组第一个元素的首地址
         size_t num, //待排序数组的元素个数
         size_t size,//每个待排序数组元素的大小
         int (*compar)(const void* e1, const void* e2));
//函数指针，compar指向了一个函数，这个函数是用来比较两个元素的大小，
//e1和e2存放的是两个元素的地址
//在qsort内部调用这个函数，指向这个函数，这个函数就被称为回调函数
// 
//qsort内部怎么排序我们不需要过多去探讨
//const也暂不做讲解
//因为不知道要比较的元素类型，所以我们使用void*指针的类型，来统一存放各种类型的指针
NO2.

那怎样通过元素地址，去比较两个整型元素数据的大小呢？

int的数据：将void*类型的数据强制转化成(int*),再作差。

当e1>e2，函数返回>0的值；

当e1

当e1=e2，函数返回=0

//整型
void compar_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
NO3.

那怎样通过元素地址，去比较两个字符元素数据的大小呢？


//字符串
void compar_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
  return strcmp(((struct Stu*)e1)->name , ((struct Stu*)e2)->name);
  //return strcmp((*(struct Stu*)e1).name , (*(struct Stu*)e2).name);
}

NO4.

那有人询问为什么不直接对元素地址const void* e1和 const void* e2解引用？


作为void*指针不能直接解引用。


void* 类型的指针—不能进行解引用操作符，也不能进行+-整数的操作

void* 类型的指针是用来存放任意类型数据的地址

void* 无具体类型的指针

void*和int*和char*一样都是指针类型

#include<stdio.h>
int main()
{
  char a = 'x';
  char* pa = &a;
  int b = 1;
  void* p = &b;//存放int*
  p = &a;//存放char*
  return 0;
}

演示qsort函数的使用

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void print(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
}
void qsort(void* base, 
           size_t num,
         size_t size,
         int (*compar)(const void*, const void*));
void compar_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
void test1()
{
  int arr[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  print(arr, sz);
  printf("\n");
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), compar_int);
  print(arr, sz);
}
int main()
{
  test1();
  test2();
  return 0;
}

以上我只是以整型为例，结构体数据数组也是一样的逻辑，大家可以自行分析。

下面结构体：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>//strcmp的头文件
void qsort(void* base,
  size_t num,
  size_t size,
  int (*compar)(const void*, const void*));
struct Stu
{
  char name[20];
  int age;
};
//结构体数据怎么比较呢？
//按照年龄比较
//按照名字比较
//按照年龄
int compar_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
  return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
  //return (*(struct Stu*)e1).age - (*(struct Stu*)e2).age;
}
void test2()
{
  struct Stu arr[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",12} };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), compar_stu_by_age);
}
//按照名字
int compar_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
  return strcmp((struct Stu*)e1)->name , ((struct Stu*)e2)->name);
  return strcmp((*(struct Stu*)e1).name ,(*(struct Stu*)e2).name);
  //return (*(struct Stu*)e1).name - (*(struct Stu*)e2).name;//❌❌
}
void test2()
{
  struct Stu arr[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",12} };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), compar_stu_by_name);
}
int main()
{
  test2();
  return 0;
}
  • 记住字符串的比较必须用strcmp函数
  • 两种方式去访问结构体
  • 所有要使用的变量必须在它被使用之前就声明了！！例如结构体必须在比较函数之前声明。
  • 有返回值return 就不能是void!!

只要qsort函数使用得当，可以对任何数据进行排序！🆗🆗

案例3—冒泡排序

（使用回调函数，模拟实现qsort(采用冒泡的方式）

整型数据冒泡排序

(这种方式只能排列整数，存在局限性）

//冒泡排序
#include<stdio.h>
void 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 = 0;
        tmp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = tmp;
      }
    }
  }
}
void print_arr(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
}
int main()
{
  int arr[10] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  bubble_sort(arr, sz);
  print_arr(arr, sz);
}
回调函数搞定各类型冒泡排序

经过分析冒泡排序，我们得到


void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size,


                           int (*cmp)(const void* e1, const void* e2))


cmp_int比较大小

以整型为例

int (*cmp)(const void* e1, const void* e2)e1是一个指针，存放了一个要比较的元素的地址。


e2是一个指针，存放了一个要比较的元素的地址。


e1指向的元素>e2指向的元素，返回>0的数字。


e1指向的元素0的数字。


e1指向的元素==e2指向的元素，返回>0的数字。


cmp是函数指针指向一个我们程序想要待排序的数组。


将比较函数cmp_int的地址传给cmp即可。

//比较大小
void cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
//这里就是将cmp_int的地址在调用函数bubble_sort时将其传过去即可。
cmp传参数
NO1.

有同学提出直接对待排序的数组首元素地址解引用找到e1的地址，然后通过一个元素的大小或者+1可以找到e2的地址，可以吗？当然不可以


  • 作为void*指针不能直接解引用。


void* 类型的指针—不能进行解引用操作符，也不能进行+-整数的操作

void* 类型的指针是用来存放任意类型数据的地址

void* 无具体类型的指针

void*和int*和char*一样都是指针类型


NO2.

有同学又提出那将void*的指针强制转换成我们想要的int*或double*等，再+1可以吗？           不可以，理由就是，强制转换存在在于我们公共的bubble_sort排序函数中时，不能随着待排序的数组数据类型不同而改变，我们只能改变不同数据类型的不同比较方法。


解决方案

      //if(arr[j]>arr[j+1])
      if (cmp( (char*)base+j*size,(char*)base+(j+1)*size )>0)
      {
        int tmp = 0;
        tmp = arr[j];
        arr[j] = arr[j + 1];
        arr[j + 1] = tmp;
      }
交换swap

当我们只知道元素的起始地址，并不知道元素的类型所以我们并没有合适的中间值类型tmp创建。所以我们换一种方法。


我们已知元素e1和e2的起始地址和每个元素的大小。

那我们可以用一个一个char类型的数据交换，用for循环

直到每个元素的大小size结束，也就是元素交换完成。


//交换数据
void change(char* buf1, char* buf2,size_t size)
{
  char i = 0;
  for (i = 0; i < size; i++)
  {
    char tmp = 0;
    tmp = *buf1;
    *buf1=*buf2;
    *buf2 = tmp;
    buf1++;//*buf1++
    buf2++;//*buf2++
  }
}
总代码
//冒泡排序
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void print_arr(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
}
void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size,
  int (*cmp)(const void* e1, const void* e2))
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < num - 1; i++)
  {
    int j = 0;
    for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
    {
      //if(arr[j]>arr[j+1])
      if (cmp( (char*)base+j*size,(char*)base+(j+1)*size )>0)
      {
        change((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);
      }
    }
  }
}
//交换数据
void change(char* buf1, char* buf2,size_t size)
{
  char i = 0;
  for (i = 0; i < size; i++)
  {
    char tmp = 0;
    tmp = *buf1;
    *buf1=*buf2;
    *buf2 = tmp;
    buf1++;//*e1++
    buf2++;//*e2++
  }
}
//比较大小
void cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;//>0
}
void test1()
{
  int arr[10] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  print_arr(arr, sz);
  printf("\n");
  bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
  print_arr(arr, sz);
}
int main()
{
  test1();
}

当然我们也可以用结构体类型去测试一下！ 🆗🆗试试

//冒泡排序
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
//打印函数
void print_arr(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
}
//排序函数
void bubble_sort(void* base, size_t num, size_t size,
  int (*cmp)(const void* e1, const void* e2))
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < num - 1; i++)
  {
    int j = 0;
    for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
    {
      //if(arr[j]>arr[j+1])
      if (cmp( (char*)base+j*size,(char*)base+(j+1)*size )>0)
      {
        change((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);
      }
    }
  }
}
//交换数据函数
void change(char* buf1, char* buf2,size_t size)
{
  char i = 0;
  for (i = 0; i < size; i++)
  {
    char tmp = 0;
    tmp = *buf1;
    *buf1=*buf2;
    *buf2 = tmp;
    buf1++;//*e1++
    buf2++;//*e2++
  }
}
//结构体
struct Stu
{
  char name[20];//20
  int age;//4
};
//结构体数据怎么比较呢？
//按照年龄比较
//按照名字比较
//按照年龄
void compar_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
  return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
  //return (*(struct Stu*)e1).age - (*(struct Stu*)e2).age;
}
void test2()
{
  struct Stu arr[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",12} };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), compar_stu_by_age);
}
//按照名字
void compar_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
  return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
  //return strcmp((*(struct Stu*)e1).name , (*(struct Stu*)e2).name);
}
void test2()
{
  struct Stu arr[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",12} };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), compar_stu_by_name);
}
int main()
{
  test2();
}

我们把回调函数这种情况叫做泛型编程。即便泛型编程在C语言中比较牵强。


最后，提出一个问题上面的题目我们都是正序排序。那如果我们想要倒序排序，代码又要怎样去修改呢？什么代码可以修改，什么代码不能修改呢？


那其实我们也在上面提到过，我们的排序函数代码bubble_sort是不能修改的。


以整型为例，所以我们只能修改比较大小的函数cmp_int

✔✔✔

//倒叙
//比较大小
void cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e2 - *(int*)e1;//>0
}
//正序
//比较大小
void cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;//>0
}

✔✔最后，感谢大家的阅读，若有错误和不足，欢迎指正！旗鼓相当

代码------→【gitee:唐棣棣 (TSQXG) - Gitee.com】

联系------→【邮箱：2784139418@qq.com】

文章标签：
C语言
C++
关键词：
C语言指针
C语言进阶篇
C语言指针进阶篇
唐唐思
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