本章重点
5. 函数指针
6. 函数指针数组
7. 指向函数指针数组的指针
8. 回调函数
五、函数指针
首先看一段代码：
输出的是两个地址相同，这两个相同的地址都是 test 函数的地址。 那我们的函数的地址要想保存起来，怎么保存？ 下面我们看代码：
void test() { printf("hehe\n"); } //下面pfun1和pfun2哪个有能力存放test函数的地址？ void (*pfun1)(); void* pfun2();
首先，能给存储地址，就要求pfun1或者pfun2是指针，那哪个是指针？
答案是：pfun1可以存放。pfun1先和*结合，说明pfun1是指针，指针指向的是一个函数，指向的函数无参数，返回值类型为void。
这里我们再举一个例子
void test(char* pc, int arr[10]) {} int mian() { void(*ptr)(char*, int[10]) = &test; return 0; }
函数指针的使用
- 方式一：这是最常见的函数调用方式。我们直接使用函数名 Add，并传递两个整数参数 2 和 3 给它。
- 方式二：在这里，我们声明了一个函数指针 pf，并将其初始化为指向函数 Add。(*pf)(2, 3) 这种方式是通过解引用函数指针来调用函数。我们使用 pf 指向的函数 Add，并传递参数 2 和 3 给它。
- 方式三：这种方式是直接通过函数指针 pf 来调用函数。我们将参数 2 和 3 传递给 pf，这里的 pf 就像一个函数一样，接受参数并返回结果。
阅读两段有趣的代码：
//代码1 (*(void (*)())0)(); //代码2 void (*signal(int, void(*)(int)))(int);
代码1
- void (*)(): 这是一个函数指针类型。void (*)() 表示一个不带参数且返回类型为 void 的函数指针。
- (void (*)())0: 这里将整数 0 强制转换为一个函数指针类型。请注意，0 代表空指针，因此这行代码实际上将一个空指针赋值给函数指针。
- *: 在这里，* 是解引用操作符，用于调用函数指针。
所以，整个表达式 (*(void (*)())0)(); 的含义是，将空指针转换为一个无参数且返回类型为 void 的函数指针，然后通过解引用操作符调用该函数指针。由于函数指针是空指针，实际上这将导致未定义的行为，因为它会尝试调用一个无效的内存地址。
- int: 这是一个整数类型的参数。
- void(*)(int): 这是一个函数指针类型的参数。void(*)(int) 表示一个带有一个整数参数且返回类型为 void 的函数指针。
signal 是一个和函数名，该函数 signal 的返回值是一个函数指针，该函数指针指向一个带有一个整数参数且返回类型为 void 的函数，函数 signal 的参数是整型和函数指针类型。
函数代码2太复杂，如何简化：
typedef void(*pfun_t)(int); pfun_t signal(int, pfun_t);
这样看就轻松多了
六、函数指针数组
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：
int *arr[10]; //数组的每个元素是int*
那要把函数的地址存到一个数组中，那这个数组就叫函数指针数组，那函数指针的数组如何定义呢？
int (*parr1[10])(); int *parr2[10](); int (*)() parr3[10];
答案是：parr1 先和 [] 结合，说明 parr1是数组，数组的内容是什么呢？ 是 int (*)() 类型的函数指针。
函数指针数组的用途：计算器实例
#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; }
这个程序几个case语句里面出现的大量冗余的代码，我们要怎么优化呢？可以使用函数指针实现：
#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; int(*p[5])(int, int) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移表 while (input) { printf("*************************\n"); printf(" 1:add 2:sub \n"); printf(" 3:mul 4:div \n"); printf("*************************\n"); printf("请选择："); scanf("%d", &input); if ((input <= 4 && input >= 1)) { printf("输入操作数："); scanf("%d %d", &x, &y); ret = (*p[input])(x, y); } else if(input == 0) { printf("退出计算器\n"); } else { printf("输入有误\n"); } printf("ret = %d\n", ret); } return 0; }
七、指向函数指针数组的指针
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 ;那如何定义呢？
void test(const char* str) { printf("%s\n", str); } int main() { //函数指针pfun void (*pfun)(const char*) = &test; //存放函数指针的数组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; }
八、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。
刚刚计算器的出现的冗余问题，我们也可以使用回调函数去解决这个问题
#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(*ptr)(int, int)) { int x, y; printf("输入操作数："); scanf("%d %d", &x, &y); int ret = (*ptr)(x, y); printf("ret = %d\n", ret); } int main() { int input = 1; 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:printf("输入操作数："); 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; }
我们之前学过冒泡排序，现在我们来回顾一下
int main() { int arr[] = { 5,4,3,2,1 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); int i = 0; for (i = 0; i < sz - 1; i++) { int flag = 1; int j = 0; for (j = 0; j < sz - i - 1; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { int temp = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = temp; flag = 0; } } if (flag == 1) break; } for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } }
运行结果：
我们发现我们写的冒泡排序有一个局限性，它只能进行整型数据的排序，那么有没有一个函数可以排序任意数据类型的数据呢？下面我们来学习一下qsort函数：它使用了回调函数。
下面我解释一下 qsort 函数的各个参数和作用：
- base: 这是要排序的数组的指针，即待排序的数组的首元素地址。
- num: 这是数组中的元素个数，表示待排序数组中的元素数量。
- size: 这是每个数组元素的大小（以字节为单位）。qsort 不知道数组中元素的具体类型，所以需要用户指定元素的大小，以便正确地对数组进行排序。
- compar: 这是一个函数指针，用于比较两个数组元素的函数。这个函数被用来决定数组元素的排序顺序。函数指针的类型是 int (*)(const void *, const void *)，意味着它接受两个指向常量数据的指针，并返回一个整数值来表示比较结果。
- 如果返回值小于0，则表示第一个元素小于第二个元素。
- 如果返回值等于0，则表示第一个元素等于第二个元素。
- 如果返回值大于0，则表示第一个元素大于第二个元素。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> //qosrt函数是用来排序的 int int_cmp(const void* p1, const void* p2) { //void*可以接受任意类型的指针 //void*的指针，是不能直接解引用和指针运算操作的 //由于这里是进行整型排序，所以强制转换为int* return (*(int*)p1 - *(int*)p2);//升序 return (*(int*)p2 - *(int*)p1);//降序 } 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：
我们再来用qsort函数排序一下结构体
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> typedef struct Stu { char name[20]; int age; }S; int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2) { return strcmp(((S*)p1)->name, ((S*)p2)->name); } int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2) { return (((S*)p1)->age - ((S*)p2)->age); } int main() { S arr[] = {{"zhangsan",20},{"lisi",},{"wangwu",18}}; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("名字：%s，年龄：%d\n", arr[i].name, arr[i].age); } qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name); printf("\n名字排序：\n"); for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("名字：%s，年龄：%d\n", arr[i].name, arr[i].age); } qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age); printf("\n年龄排序：\n"); for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("名字：%s，年龄：%d\n", arr[i].name, arr[i].age); } return 0; }
运行结果：
总结：qsort函数的特点
- 快速排序的方法实现
- 适用于任意类型数据的排序
使用回调函数，模拟实现bubble_qsort（使用冒泡的方式实现）
- 冒泡排序的方法实现
- 同样也适用于任意类型数据的排序
#include <stdio.h> //用户接口 int int_cmp(const void* p1, const void* p2) { return (*(int*)p1 - *(int*)p2); } //数据交换，由于不知道其类型 //需要转为char,一字节一字节的交换 //参数size是数据类型的字节数，用于控制for语句 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; } } //用冒泡排序实现任意数据类型的数据的升序排序 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++) { //冒泡排序需要前后两两数据比较 - 所以就获取这两个数据的地址 //base是起始位置 //指针的类型决定+-操作的步长 //base + j(0) * size(字节) -> 获取第一个数据的地址 //base + j(1) * size(字节) -> 获取第二个数据的地址 //cmp函数的返回值>0,说明第一个数据>第二个数据 - 升序 - 就需要交换 if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0) { //第一个数据>第二个数据 -> 交换 _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 }; //char *arr[] = {"aaaa","dddd","cccc","bbbb"}; 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：
