【C语言】指针的进阶(二)—— 回调函数的讲解以及qsort函数的使用方式

简介: 【C语言】指针的进阶(二)—— 回调函数的讲解以及qsort函数的使用方式

1、函数指针数组

1.1、函数指针数组是什么?

函数指针数组是什么?首先主语是数组,数组是一个存放相同类型数据的存储空间。那我们已经学习了指针数组,比如:

char* arr[5]  ———— 字符指针数组,它是一个数组,存放的是字符指针。

int* arr[5]     ———— 整型指针数组,它是一个数组,存放的是整型指针。

假设有这么一个使用场景,我需要将几个函数的地址存放到一个数组中,那应该怎么存?下面给大家介绍一下:函数指针数组

int Add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{
  return x - y;
}
int main()
{
  int (*pf1)(int, int) = &Add;  //pf1和pf2是函数指针
  int (*pf2)(int, int) = ⋐
  //数组中存放类型相同的多个数组
  int (*pfArr[4])(int, int) = { &Add,&Sub };  //pfArr就是函数指针数组
  return 0;
}

函数指针数组的写法与函数指针非常相似,只需要在名字后加个方括号[ ]就可以了。

注意:因为数组是一个存放相同类型数据的存储空间,所以函数指针数组只能够存放返回类型和参数类型都一致的函数的函数地址。

1.2、函数指针数组的用途:转移表

用C语言实现一个计算器功能(加减乘除):

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 ret = 0;
  do
  {
    menu();
    printf("请选择:>");
    scanf("%d", &input);
    switch (input)
    {
    case 1:
      printf("请输入2个操作数:");
      scanf("%d %d", &a, &b);
      ret = add(a, b);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    case 2:
      printf("请输入2个操作数:");
      scanf("%d %d", &a, &b);
      ret = sub(a, b);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    case 3:
      printf("请输入2个操作数:");
      scanf("%d %d", &a, &b);
      ret = mul(a, b);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    case 4:
      printf("请输入2个操作数:");
      scanf("%d %d", &a, &b);
      ret = div(a, b);
      printf("%d\n", ret);
      break;
    case 0:
      printf("退出计算器\n");
      break;
    default:
      printf("选择错误,重新选择\n");
      break;
    }
  } while (input);
  return 0;
}

   上面的代码虽然能实现一个计算器功能,但是可以发现,这个代码特别地冗余,重复的部分非常多,并且如果需要添加多一个功能是,又需要再添加多一个case,导致代码越来越长,重复部分也越来越多,这是非常不好的代码习惯,那有什么办法能够解决呢?

   其实我们通过观察可以发现,这些函数有一些特点,就是除了函数名不同之外,返回类型以及参数类型都是一致的。

   既然除了函数名不同之外其余都相同,那么是否就可以使用函数指针数组来改造一下代码?

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 ret = 0;
  do
  {
    menu();
    printf("请选择:>");
    scanf("%d", &input);
    //创建一个函数指针数组
    int (*pfArr[])(int, int) = { NULL,add,sub,mul,div };
                //为了使数组下标与菜单序号对应起来,在0下标处放置一个NULL
    if (input == 0)
    {
      printf("退出计算器\n");
    }
    else if (input >= 1 && input <= 4)
    {
      printf("请输入2个操作数:");
      scanf("%d %d", &a, &b);
      ret = pfArr[input](a, b); //下标访问数组中的函数并调用
      printf("ret = %d\n", ret);
    }
    else
    {
      printf("选择错误,重新选择\n");
    }
  } while (input);
  return 0;
}

可以看到,使用函数指针数组一样可以完成。未来如果还需要添加其他功能时,只需要在菜单发生变化,然后写出实现功能的函数,再将函数放入函数指针数组当中就可以了。而我们把这种场景下使用的函数指针数组就叫做转移表

这也就是说:使用函数指针数组不仅大大提高了代码的质量,而且大大降低了维护成本。

2、扩展:指向函数指针的数组的指针

指向函数指针数组的指针是一个指针,指针指向一个数组 ,数组的元素都是函数指针

如何定义?

void test(const char* str)
{
  printf("%s\n", str);
}
int main()
{
  //函数指针pfun
  void (*pfun)(const char*) = test;
  //函数指针的数组pfunArr
  void (*pfunArr[5])(const char* str);
  pfunArr[0] = test;
  //指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArr
  void (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;
  return 0;
}

void (*(*ppfunArr)[5])(const char*)

void (*(*ppfunArr)[5])(const char*),ppfunArr首先与*结合,所以它是一个指针。

void (*(*ppfunArr)[5])(const char*),再和[5]结合,表示指针指向一个大小为5的数组,每个数组存放的类型是函数指针void (*)(const char*)。

当然这里讲到的函数指针数组指针已经是很深入的内容了,使用场景非常少,只作为扩展了解即可,看不懂也不需要太过于担心。

 

3、回调函数

3.1、回调函数介绍

回调函数在C语言中的地位非常高,非常重要。回调函数是依赖函数指针的,有了函数指针才能实现回调函数。在前面计算器功能使用函数指针数组调用加减乘除函数的时候,加减乘除函数就被成为回调函数。

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。

再次用计算器功能作为例子讲解:

观察代码可以发现 ,只有调用函数部分不一样,那么能不能定义一个cacl()函数,通过将加减乘除函数作为参数传入到calc函数中,达到在calc函数中调用加减乘除函数?

按照这个思路修改后的代码:

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 a = 0;
  int b = 0;
  int ret = 0;
  printf("请输入2个操作数:");
  scanf("%d %d", &a, &b);
  ret = pf(a, b);
  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("退出计算器\n");
      break;
    default:
      printf("选择错误,重新选择\n");
      break;
    }
  } while (input);
  return 0;
}

【图解】

可以把calc函数理解为中转站,给我参数传递什么函数地址,我就调用什么函数。

提示:往期博客中我有得出过一个结论:函数指针在调用所指向函数时,可以不写*直接和函数名一样调用函数,而*号在这里其实就只是一个摆设,同样是为了照顾初学者的使用习惯,所以才会导致当加了很多*号去解引用时得出来的结果依然是正确的结果。

即(*pf)(a,b)等价于pf(a,b)。

如果想要了解更透彻,可以前往我的往期博客阅读函数指针部分。(链接:点击前往

3.2、回调函数的案例:qsort函数

3.2.1、回顾冒泡排序

为了方便对比,我们先复习一下冒泡排序:

//冒泡排序算法
//给一组整型数据,然后使用冒泡排序对数据进行升序排序。
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
  //趟数
  int i = 0;
  for ( i = 0; i < sz - 1; i++)
  {
    //每一趟冒泡排序的过程
    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[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
  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;
}

上面就是冒泡排序的实现,但是可以看到,这个冒泡排序其实是有缺陷的,它的参数是int类型,限制了它只能够排序整型数据!而这里即将讲到的qsort函数就是一个可以用来排序任意类型数据的函数。

3.2.1、什么是qsort函数?

qsort是一个库函数,底层使用的是快速排序的方式对数据进行排序。头文件:<stdlib.h>

这个函数可以直接使用用来排序任意类型的数据。

当然除了快速排序,还有很多排序,例如:冒泡排序、选择排序,希尔排序,归并排序等等

qsort函数定义原型:

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

  • void* base:待排序数组的第一个元素的地址
  • size_t num:待排序数组的元素个数
  • size_t size:以字节为单位,待排序数组中一个元素的大小。
  • int (*compar)(const void*,const void*):函数指针,指向一个函数,用来比较两个元素,由用户自行创建并封装。

比较函数的形参中为什么用的是void*:

void* 是无具体类型的指针,不能进行解引用操作符,也不能进行+-整数的操作,它是用来存放任意类型数据的地址(可以理解为垃圾桶,什么都能装,当需要用时再强制类型转换为需要的类型)。只有void*被允许存放任意类型数据的地址,如果是其他类型的指针编译器会报错。正是因为定义qsort函数时用的是void*,qsort函数才可以排序任意类型的数据。

使用qsort函数最重要的就是最后一个参数,这个参数决定了qsort函数比较两个元素的规则。这里先写一个用于排序整型数据比较函数cmp_int

int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}

比较函数的要求:

  • 当p1指向的元素大于p2指向的元素时,返回大于0的数
  • 当p1指向的元素等于p2指向的元素时,返回0
  • 当p1指向的元素小于p2指向的元素时,返回小于0的数

【完整代码】

使用qsort函数排序整型数据。

int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
  return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
int main()
{
  int arr[] = { 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
  int i = 0;
  for ( i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  return 0;
}

同理,qsort函数排序结构体类型数据(下面例子以结构体中的年龄来排序)

struct Stu
{
  char name[20];
  int age;
};
int cmp_struct(const void* e1, const void* e2)
{
  return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
int main()
{
  struct Stu arr[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",21},{"wangwu",22} };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_struct);
  return 0;
}

【运行结果】

可以发现确实是完成了按年龄排序。


如果觉得作者写的不错,求给博主一个大大的点赞支持一下,你们的支持是我更新的最大动力!

如果觉得作者写的不错,求给博主一个大大的点赞支持一下,你们的支持是我更新的最大动力!

如果觉得作者写的不错,求给博主一个大大的点赞支持一下,你们的支持是我更新的最大动力!

目录
相关文章
|
5月前
|
存储 安全 Java
【Golang】(4)Go里面的指针如何?函数与方法怎么不一样?带你了解Go不同于其他高级语言的语法
结构体可以存储一组不同类型的数据,是一种符合类型。Go抛弃了类与继承,同时也抛弃了构造方法,刻意弱化了面向对象的功能,Go并非是一个传统OOP的语言,但是Go依旧有着OOP的影子,通过结构体和方法也可以模拟出一个类。
307 2
|
9月前
|
存储 C语言
指针的函数传参的详细讲解(一)
本文介绍了计算机内存管理与C语言中指针的基本概念及应用。从内存单元的划分到指针的定义,解释了指针作为地址的作用及其数据类型特性。文章通过代码示例详细说明了一级指针、二级指针的使用方法,以及`void*`指针的特点和限制。此外,还探讨了指针运算规则、函数指针传参解引用的原理,并结合链表实例分析了一级与二级指针在实际场景中的区别。最后附带两道指针练习题,帮助读者巩固理解。
211 0
|
存储 NoSQL 编译器
【C语言】指针的神秘探险:从入门到精通的奇幻之旅 !
指针是一个变量,它存储另一个变量的内存地址。换句话说,指针“指向”存储在内存中的某个数据。
495 7
【C语言】指针的神秘探险:从入门到精通的奇幻之旅 !
|
存储 人工智能 Java
一文轻松拿捏C语言的指针的基础使用
本文介绍了C语言中的指针概念,包括直接访问和间接访问内存的方式、指针变量的定义与使用、取址运算符`&`和取值运算符`*`的应用,帮助读者深入理解指针这一C语言的核心概念。君志所向,一往无前!
292 0
|
存储 编译器 C语言
【C语言】指针大小知多少 ?一场探寻C语言深处的冒险 !
在C语言中,指针的大小(即指针变量占用的内存大小)是由计算机的体系结构(例如32位还是64位)和编译器决定的。
1575 9
|
安全 程序员 C语言
【C语言】指针的爱恨纠葛:常量指针vs指向常量的指针
在C语言中,“常量指针”和“指向常量的指针”是两个重要的指针概念。它们在控制指针的行为和数据的可修改性方面发挥着关键作用。理解这两个概念有助于编写更安全、有效的代码。本文将深入探讨这两个概念,包括定义、语法、实际应用、复杂示例、最佳实践以及常见问题。
491 7
|
存储 C语言
C语言如何使用结构体和指针来操作动态分配的内存
在C语言中,通过定义结构体并使用指向该结构体的指针,可以对动态分配的内存进行操作。首先利用 `malloc` 或 `calloc` 分配内存,然后通过指针访问和修改结构体成员,最后用 `free` 释放内存,实现资源的有效管理。
1560 13
|
存储 人工智能 C语言
C语言程序设计核心详解 第八章 指针超详细讲解_指针变量_二维数组指针_指向字符串指针
本文详细讲解了C语言中的指针,包括指针变量的定义与引用、指向数组及字符串的指针变量等。首先介绍了指针变量的基本概念和定义格式,随后通过多个示例展示了如何使用指针变量来操作普通变量、数组和字符串。文章还深入探讨了指向函数的指针变量以及指针数组的概念,并解释了空指针的意义和使用场景。通过丰富的代码示例和图形化展示,帮助读者更好地理解和掌握C语言中的指针知识。
693 4
|
C语言
无头链表二级指针方式实现(C语言描述)
本文介绍了如何在C语言中使用二级指针实现无头链表,并提供了创建节点、插入、删除、查找、销毁链表等操作的函数实现,以及一个示例程序来演示这些操作。
234 0
|
编译器 C语言
【C语言初阶】指针篇—下
【C语言初阶】指针篇—下