【C语言基础】：深入理解指针(终篇)

文章目录

• • 深入理解指针
  • • 一、函数指针变量
    • • 4.1 函数指针变量的创建
      • 4.2 函数指针变量的使用
      • 4.3 typedef关键字
      • 二、函数指针数组
      • 三、转移表
      • 四、回调函数
      • • 4.1 什么是回调函数
        • 4.2 qsort使用举例
        • • 4.2.1 使用qsort函数排序整形数据
          • 4.2.2 使用qsort排序结构数据
          • 4.2.3 qsort函数的模拟实现

                     书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

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            深入理解指针

            指针系列回顾

            【C语言基础】：深入理解指针(一)

            【C语言基础】：深入理解指针(二)

            【C语言基础】：深入理解指针(三)

            一、函数指针变量

            4.1 函数指针变量的创建

            什么是函数指针变量呢？

            根据前⾯学习整型指针，数组指针的时候，我们的类比关系，我们不难得出结论：

            函数指针变量应该是⽤来存放函数地址的，未来通过地址能够调用函数的。

            那么函数是否有地址呢？

            我们做个测试：

            #includevoid test()
            {printf("hello world");
            }
            int main()
            {printf("test = %p\n", test);
            	printf("&test = %p\n", &test);
            	return 0;
            }
            

            可以看到确实打印出来了地址，所以函数是有地址的，函数名就是函数的地址，当然也可以通过 &函数名的方式获得函数的地址。

            如果我们要将函数的地址存放起来，就得创建函数指针变量咯，函数指针变量的写法其实和数组指针非常类似。如下：

            void test()
            { printf("hehe\n");
            }
            void (*pf1)() = &test;
            void (*pf2)()= test;
            int Add(int x, int y)
            { return x+y;
            }
            int(*pf3)(int, int) = Add;
            int(*pf3)(int x, int y) = &Add;//x和y写上或者省略都是可以的
            

            函数指针类型解析：

            4.2 函数指针变量的使用

            通过函数指针调用指针指向的函数。

            #includeint Add(int x, int y)
            {return x + y;
            }
            int main()
            {int (*pf3)(int, int) = Add;
            	printf("%d\n", (*pf3)(3, 3));
            	printf("%d\n", pf3(3, 9));
            	return 0;
            }
            

            4.3 typedef关键字

            typedef 是用来类型重命名的，可以将复杂的类型，简单化。

            比如，你觉得 unsigned int 写起来不方便，如果能写成 uint 就方便多了，那么我们可以使用：

            typedef unsigned int uint;
            //将unsigned int 重命名为uint
            

            如果是指针类型，能否重命名呢？其实也是可以的，比如，将 int* 重命名为 ptr_t ,这样写：

             typedef int* ptr_t;
            

            但是对于数组指针和函数指针稍微有点区别：

            比如我们有数组指针类型 int(*)[5] ,需要重命名为 parr_t ，那可以这样写：

            typedef int(*parr_t)[5]; //新的类型名必须在*的右边
            

            函数指针类型的重命名也是⼀样的，比如，将 void(*)(int) 类型重命名为 pf_t ,就可以这样写：

            typedef void(*pfun_t)(int);//新的类型名必须在*的右边
            

            二、函数指针数组

            数组是⼀个存放相同类型数据的存储空间，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？

            以下哪个是函数指针数组的定义方式呢？

            int (*parr1[3])();
            int *parr2[3]();
            int (*)() parr3[3];
            

            答案是：parr1

            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。

            三、转移表

            函数指针数组的用途：转移表

            【举例】：计算器的一般实现：

            #includeint 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 x, y;
            	int input = 1;
            	int ret = 0;
            	do
            	{printf("*****************************\n");
            		printf("    1、add        2、sub     \n");
            		printf("    3、mul        4、div     \n");
            		printf("    0、exit                  \n");
            		printf("*****************************\n");
            		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("ret = %d\n", ret);
            			break;
            		case 2:
            			printf("请输入两个数：");
            			scanf("%d %d", &x, &y);
            			ret = sub(x, y);
            			printf("ret = %d\n", ret);
            			break;
            		case 3:
            			printf("请输入两个数：");
            			scanf("%d %d", &x, &y);
            			ret = mul(x, y);
            			printf("ret = %d\n", ret);
            			break;
            		case 4:
            			printf("请输入两个数：");
            			scanf("%d %d", &x, &y);
            			ret = div(x, y);
            			printf("ret = %d\n", ret);
            			break;
            		case 0:
            			printf("退出游戏\n");
            			break;
            		default:
            			printf("输入错误\n");
            			break;
            		}
            	} while (input);
            	return 0;
            }
            

            可以发现，这样的代码有太多重复，那我们用函数指针数组的实现：

            #includeint 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 x, y;
            	int input = 1;
            	int ret = 0;
            	int (*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div };  //转移表
            	do
            	{printf("*****************************\n");
            		printf("    1、add        2、sub     \n");
            		printf("    3、mul        4、div     \n");
            		printf("    0、exit                  \n");
            		printf("*****************************\n");
            		printf("请选择：");
            		scanf("%d", &input);
            		if ((input <= 4 && input >= 1))
            		{printf("请输入两个操作数：");
            			scanf("%d %d", &x, &y);
            			ret = (*p[input])(x, y);
            			printf("ret = %d\n", ret);
            		}
            		else if (input == 0)
            		{printf("退出计算器\n");
            		}
            		else
            		{printf("输入错误\n");
            		}
            	} while (input);
            	return 0;
            }
            

            这样可以减少很多冗余的代码，而且后续添加新功能也比较方便。

            四、回调函数

            4.1 什么是回调函数

            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，被调⽤的函数就是回调函数。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。

            上面的计算器示例也可以用回调函数实现

            #includeint 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 ret = 0;
            	int x, y;
            	printf("请输入两个操作数：");
            	scanf("%d %d", &x, &y);
            	ret = pf(x, y);
            	printf("ret = %d\n", ret);
            }
            int main()
            {int input = 1;
            	int (*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div };  //转移表
            	do
            	{printf("*****************************\n");
            		printf("    1、add        2、sub     \n");
            		printf("    3、mul        4、div     \n");
            		printf("    0、exit                  \n");
            		printf("*****************************\n");
            		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("输入错误\n");
            			break;
            		}
            	} while (input);
            	return 0;
            }
            

            4.2 qsort使用举例

            C 语言标准库中的 qsort 函数是用于排序数组的函数，其原型如下：

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

            • base：指向要排序的数组的起始地址的指针。
            • num：数组中元素的个数。
            • size：每个元素的大小（以字节为单位）。
            • compar：指向比较函数的指针。比较函数的原型应为 int compar(const void *a, const void *b)，返回值为负数、零或正数，分别表示第一个参数小于、等于或大于第二个参数。

            4.2.1 使用qsort函数排序整形数据

            #includeint int_tmp(const void* p1, const void* p2)
            {return  (*(int*)p1 - *(int*)p2);
            }
            int main()
            {int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
            	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
            	qsort(arr, sz, sizeof(int), int_tmp);
            	int i = 0;
            	for (i = 0; i < sz; i++)
            	{printf("%d ", arr[i]);
            	}
            	printf("\n");
            	return 0;
            }
            

            4.2.2 使用qsort排序结构数据

            struct Stu //学⽣
            {char name[20];//名字
            	int age;//年龄
            };
            //假设按照年龄来⽐较
            int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
            {return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
            }
            //strcmp - 是库函数，是专⻔⽤来⽐较两个字符串的⼤⼩的
            //假设按照名字来⽐较
            int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
            {return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
            }
            //按照年龄来排序
            void test1()
            {struct Stu s[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 30}, {"wangwu", 15} };
            	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
            	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
            }
            //按照名字来排序
            void test2()
            {struct Stu s[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 30}, {"wangwu", 15} };
            	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
            	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
            }
            int main()
            {test1();
            	test2();
            	return 0;
            }
            

            4.2.3 qsort函数的模拟实现

            使⽤回调函数，模拟实现qsort（采⽤冒泡的⽅式）。

            注意：这里第⼀次使用 void* 的指针，讲解 void* 的作用。

            #includeint int_cmp(const void* p1, const void* p2)
            {return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
            }
            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;
            	}
            }
            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++)
            		{if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0)
            			{_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 };
            	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;
            }