目录
一、前言
二、函数指针数组
三、回调函数
四、qsort函数
(一)排序整型数据
(二)排序结构数据
(三)模拟实现qsort函数
五、总结
一、前言
大家新年好,小欣在这里祝大家新年快乐,身体健康,学业进步,拿到心仪的offer!!!在新的一年里,小欣将继续和大家一起学习并分享知识点,让我们一起携手并进,书写2024年的精彩画卷!!!今天我们一起学习打败指针“哥斯拉”的最后一招。
二、函数指针数组
所谓函数指针数组,就是一个存放函数指针的数组。我们以一个计算器程序为例子。
代码如下所示:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includevoid menu() { printf("==========================================\n"); printf("| 1.Add 2.Sub |\n"); printf("| 3.Mul 4.Div |\n"); printf("| 0.exit |\n"); printf("==========================================\n"); } //加法运算 int add(int a, int b) { return a + b; } //减法运算 int sub(int a, int b) { return a - b; } //乘法运算 int mul(int a, int b) { return a * b; } //除法运算 int div(int a, int b) { return a / b; } int main() { int x, y; int input = 1; int ret = 0; do { menu(); 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("%d\n", ret); break; case 2: printf("输入操作数:"); scanf("%d %d", &x, &y); ret = sub(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 3: printf("输入操作数:"); scanf("%d %d", &x, &y); ret = mul(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 4: printf("输入操作数:"); 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,重新选择\n"); break; } } while (input); return 0; }
我们可以发现,实现这样一个简单的计算器程序代码比较多也有些冗余,维护起来也比较麻烦。
现在,我们用函数指针数组来修改上面的代码,让代码变简洁,进而更好维护。
修改后的代码如下:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include//计算器(转移表) void menu() { 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 a = 0; int b = 0; int ret = 0; do { menu(); //使用函数指针数组的方式 //这里函数指针数组的效果,我们称为转移表 int (*pfArr[])(int, int) = { NULL,Add,Sub,Mul,Div }; printf("请选择:"); scanf("%d", &input); if (input == 0) { printf("退出计算器\n"); } else if (input >= 1 && input <= 4) { printf("请输入两个操作数:"); scanf("%d %d", &a, &b); ret = pfArr[input](a, b); printf("%d\n", ret); } else { printf("选择错误,重新选择\n"); } } while (input); return 0; }
我们将函数名(地址)存入数组中,接着进入while循环,打印菜单,提示用户输入,进入if语句判断,然后用input来存储用户选择的功能,最后让input作为函数指针数组的下标,我们通过下标来访问数组的元素。
我们修改后的代码不再使用switch语句,而是使用if语句和函数指针数组,因此冗余的代码也全部被优化掉,这为我们以后添加函数功能,还是删除一些功能,都变得更加方便,只要修改数组大小,删除数组元素就OK了。
三、回调函数
回调函数的本质就是函数指针,只不过定义有所区别。它的定义是: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,称它为回调函数。
我们也可以通过回调函数来调用函数,更加方便地实现计算器功能。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include//计算器(回调函数) void menu() { 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(*pf)(int, int)) { int a = 0; int b = 0; int ret = 0; printf("请输入两个操作数:"); 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);//使用回调函数,进行加法计算 break; case 2: calc(Sub);//使用回调函数,进行减法计算 break; case 3: calc(Mul);//使用回调函数,进行乘法计算 break; case 4: calc(Div);//使用回调函数,进行除法计算 break; case 0: printf("退出计算器"); break; default: printf("选择错误,重新选择"); break; } } while (input); return 0; }
实现结果如下:
我们通过使用calc回调函数也是能够调用加减乘除这些函数的功能,这让我们在实现一个计算器程序时更加方便而且简化代码,使代码不冗余。
四、qsort函数
qsort是一个库函数,是基于快速排序算法实现的一个排序函数。
void qsort(
void* base,//base指向了要排序的数组的第一个元素
size_t num,//base指向的数组中的元素个数(待排序的数组的元素的个数)
size_t size,//base指向的数组中元素的大小(单位是字节)
int (*compare)(const void* p1, const void* p2)//函数指针-指针指向的函数是用来比较数组中的2个元素的
);
(一)排序整型数据
下面我们通过使用qsort函数来实现整型升序排序。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS //将一组整型数组升序排序 #include//com_arr是用来比较p1和p2指向的元素大小 int com_arr(const void* p1, const void* p2) { return *(int*)p1 - *(int*)p2;//升序用p1-p2,降序则p2-p1 } void print_arr(int arr[],int sz) { int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ",arr[i]); } printf("\n"); } void test1() { int arr[] = { 5,2,6,8,7,10,1,3,9,4 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); print_arr(arr, sz); qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), com_arr); print_arr(arr, sz); } int main() { test1(); return 0; }
运行结果如下:
(二)排序结构数据
排序结构数据也可以用qsort函数来进行排序,给大家举个例子:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS //qsort函数排序结构体数据 #include#include #include struct Stu { char name[20];//姓名 int age;//年龄 }; //比较两个结构体数据,不能用> < == 比较 //1.可以按照姓名比较 int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2) { //两个字符串不能用> < ==比较 //而是使用库函数strcmp - string compare //strcmp其实是按照对应位置上的字符的ASCII码值的大小进行比较 return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name); } void test2() { struct Stu arr[] = { {"ZhnagSan",20}, {"LiSi",18},{"WangWu",22} }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name); int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%s ", arr[i].name); } } //2.可以按照年龄比较 int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2) { return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age; } void test3() { struct Stu arr[] = { {"ZhnagSan",20}, {"LiSi",18},{"WangWu",22} }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age); int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i].age); } } int main() { test2();//按姓名进行比较 //test3();//按年龄进行比较 return 0; }
排序后的结果如下:
注意:比较两个结构体数据,不能用> < == 比较
比较字符要使用库函数strcmp
strcmp其实是按照对应位置上的字符的ASCII码值的大小进行比较
(三)模拟实现qsort函数
qsort是一个库函数,它是使用快速排序的算法来进行排序的。在上一期我们讲过冒泡排序的原理和使用,感兴趣的朋友可以参考C语言:大战指针“哥斯拉”(2),现在我们将冒泡排序进行改造,来模拟实现qsort函数。
Tips:
改造的前提仍是使用冒泡排序
1.比较的代码部分要改成回调函数。
2.交换的代码部分也要进行修改。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS //设计和实现bubble_sort,这个函数能够排序任何类型的数据。 #include#include void print(int arr[], int sz) { int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } } int cmp_int(const void* p1, const void* p2) { return *(int*)p1 - *(int*)p2; } void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width) { int i = 0; for (i = 0; i < width; i++) { char temp = *buf1; *buf1 = *buf2; *buf2 = temp; 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++)//趟数 { //每一趟冒泡排序的过程 int j = 0; for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++) { if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0) { //交换 Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width); } } } } void test() { int arr[] = { 1,5,6,8,7,3,2,10,4,9 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int); print(arr, sz); } int main() { test(); return 0; }
升序排序结果如下:
小知识:
int (* compar)( const void *, const void * )
函数规定,在待比较的两个参数中,若
前一个参数 > 后一个参数,则返回值>0;
前一个参数 = 后一个参数,则返回值=0;
前一个参数 < 后一个参数,则返回值<0;
上面的代码我们通过使用回调函数,通过bubble_sort 中的函数指针的形参,在函数中解引用这个指针后,调用指向的函数,接着以被调用的函数的返回值为参考,最终对数据进行交换排序。
结构体类型能进行这样的排序,类似的代码如下:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS //使用bubble_sort对结构体数据进行排序 #include#include struct Stu { char name[20]; int age; }; 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; for (i = 0; i < width; i++) { char temp = *buf1; *buf1 = *buf2; *buf2 = temp; 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++)//趟数 { //每一趟冒泡排序的过程 int j = 0; for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++) { if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0) { //交换 Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width); } } } } void test() { struct Stu arr[] = { {"Zhangsan",18},{"LiSi",24},{"WangWu",20} }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name); bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age); //打印arr数组的内容 int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%s %d\n", arr[i].name, arr[i].age); } } int main() { test(); return 0; }
输出结果:
我们在模拟实现qsort函数时要注意,函数的形参一直都是 void* 型,传入的实参要通过强制类型转换后才能得到返回值。
五、总结
通过上面的学习,恭喜大家学会打败指针“哥斯拉”的最后一招,同时蜡笔小欣也给大家的坚持点赞。指针让我们在写代码程序时更加方便快捷,也能简化一下冗余的代码,只要我们平时多加练习,对指针的使用会更加熟练,我们下期再见。