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C语言学习进阶篇之万字详解指针与qsort函数

2022-08-11 16:03:46
目录
前言函数指针代码一代码二函数指针数组函数指针数组的用途计算器的基本代码函数指针实现简单的计算机函数指针数组实现简单计算机指向函数指针数组的指针回调函数简单的冒泡排序冒泡排序的优化qsort函数qsort函数介绍qsort实现冒泡排序qsort排序结构数据模拟实现qsort函数写在最后

前言

前面学到了字符指针，指针数组是一个存储指针的数组，数组指针是一个指向函数的指针，数组参数和指针参数。其中不乏有很多需要注意的知识点，例如：&数组名和数组名表示的含义，一二维数组的传参，一二维指针的传参。

函数指针

数组指针：指向数组的指针就是数组指针。

函数指针：指向函数的指针就是函数指针。

int arr[5] = { 0 };
int(*p1)[5] = &arr;

p1就是数组指针，&数组名—取出的数组的地址。

那么&函数名—取出的就是函数的地址。

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("%p\n", &Add);
	printf("%p\n", Add);
	return 0;
}

对于函数来，&函数名和函数名都是函数的地址。

函数只要定义了，就有地址，此时函数放在代码区（只能读，不能改）。

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
#include<stdio.h>
int main()
{
	int (*pf)(int, int) = &Add;//int (*pf)(int x,int y) = Add
	int ret = pf(2, 3);//(*pf(2,3)//这里的*可以写也可以不写
	//因为Add是函数的地址，而pf存放的是Add的地址，一般调用Add函数都是Add(x,y),故*可以写也可以不写
	//*仅表示pf是指针，并不是解引用
	printf("%d\n", ret);
	printf("%p\n", &Add);
	printf("%p\n", Add);
	return 0;
}


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。

当函数作为形参传参时，函数指针作为形参来接受。

例子：

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
void calc(int (*p)(int, int))
{
	int a = 3;
	int b = 4;
	int ret = p(a, b);
	printf("%d\n", ret);
}
int main()
{
	calc(Add);
	return 0;
}

代码一

(*(void (*)())0)();

0由int 类型强制类型转换成函数指针类型void(*)(),(void(*)())0是函数的地址。

以上代码是一次函数调用，调用的是0作为地址处大的函数。

    把0强制类型转换成：无参数，返回类型是void的函数地址。调用0地址处的这个函数，没有参数，返回值的类型是void。

    代码二

    void (*signal(int , void(*)(int)))(int);

    据分析知，signal是函数名，void(*)(int)是函数的指针类型

    以上代码是一个函数声明，声明的signal函数的第一个参数的类型是int,第二个参数的类型是函数指针，该函数指针指向的函数参数是int，返回类型是void,返回类型是void;signal函数的返回类型也是一个函数指针，该函数指针指向的函数参数是int，返回类型是void。

    简化：

    typedef void(*pf_t)(int);//把void(*)(int)类型重命名为pf_t
pf_t signal(int, pf_t);

    int Add(int ,int );//函数声明

    函数指针数组

    数组是一个存放相同类型数据的存储空间，已经学习了指针数组，例如：

    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，函数指针的数组定义:

    int (*parr1[10])();
int *parr2[10]();
int (*)() parr3[10];

    答案是：parr1

    parr1 先和 [] 结合，说明 parr1是数组，数组的内容是 int (*)() 类型的函数指针。

    函数指针数组的用途

    函数指针数组的用途是转移表。

    写一个计算器：加法，减法，乘法，除法

    计算器的基本代码

    #include<stdio.h>
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 x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择算法:>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("请输入两个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Add(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("请输入两个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Sub(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("请输入两个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Mul(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("请输入两个操作数:>");
			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\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

    以上为计算机的一个基本代码，但是代码重复性太高，那么可以通过用函数作为参数传参，用函数指针来作为形参来接受。

    函数指针实现简单的计算机

    #include<stdio.h>
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 x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	printf("请输入两个操作数:>");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = pf(x, y);
	printf("%d\n", ret);
}
int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择算法:>");
		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\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

    函数指针数组实现简单计算机

    竟然函数指针能实现，那么通过修改后，函数指针数组也能实现。

    #include<stdio.h>
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 x = 0;
	int y = 0;
	int (*pf)(int, int) = Add;
	//函数指针数组
	//转移表
	int (*arr[5])(int, int) = { 0,Add,Sub,Mul,Div };
	do
	{
		menu();
	    printf("请选择算法:>");
		scanf("%d", &input);
		if (input >= 1 && input <= 4)
		{
			printf("请输入两个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			int ret = arr[input](x, y);
			printf("%d\n", ret);
		}
		else if (input == 0)
		{
			printf("退出游戏!\n");
		}
		else
			printf("选择错误!\n");
	} while (input);
	return 0;
}


    #include<stdio.h>
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 (*pf)(int, int) = Add;//pf是函数指针
	int (*arr[4])(int, int) = { Add,Sub,Mul,Div };//arr就是函数指针的数组
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		int ret = arr[i](8, 4);
		printf("%d\n", ret);
	}
	return 0;
}

    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。该指针指向一个>如何定义呢？

    #include<stdio.h>
void test(const char* str)
{
	printf("%s\n",str);
}
int main()
{
	test("abc");
	void (*ptest)(const char*) = test;//函数指针ptest
	void (*pparr[3])(const char* str);//函数指针数组
	pparr[0] = test;
	void (*(*ppptest)[5])(const char*) = &pparr;//函数指针数组指针
	return 0;
}

    #include<stdio.h>
int main()
{
	//函数指针数组
	int (*pfArr[])(int, int) = { 0,Add,Sub,Mul,Div };
	//指向函数指针数组的指针
	int (*(*ppfArr)[5])(int, int) = &pfArr;
	return 0;
}

    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。

    简单的冒泡排序

    冒泡排序只能排序整型数据。

    #include<stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	//趟数
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		//一趟
		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[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	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;
}

    可是有缺点，当数组arr[]本来就是升序数组，一样要按照未排序的数组进行。

    冒泡排序的优化

    void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	//趟数
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		int flag = 1;
		//一趟
		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;
				flag = 0;
			}
			if (flag == 1)
			{
				break;
			}
		}
	}
}

    尽管这样，冒泡排序只能排序整型数组，限制太多，可以运用qsort函数快排

    qsort函数

    qsort函数介绍

    qsort使用快速排序的思想实现的一个排序的函数。

    void* base

    指向要排序的数据的起始位置。

    size_t num

    待排序的数据元素的个数。

    size_t width

    待排序的数据元素的大小（单位是字节）

    int (*compare)(const void *elem1, const void *elem2 )

    函数指针，比较函数。e1指向一个整型，e2指向另一个整型。

    该函数的返回值是整型：

      当elem1小于elem2时，返回值是小于0的。当elem1等于elem2时，返回值是0。当elem1大于elem2时，返回值是大于0的。

      qsort这个函数可以排序任意类型的数据。qsort默认为升序。

      qsort实现冒泡排序

      #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return (*(int*)e1 - *(int*)e2);
}
int main()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	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;
}


      int a = 10;
void* pv = &a;//voi*是无具体类型的指针，可以接受任意类型的地址。
//void* 是无惧类型的指针，所以不能解引用操作，也不能+-整数

      qsort排序结构数据

      按名字升序

      #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
void test()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan",15},{"lisi",30},{"wangwu",25} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
	struct Stu* p1 = s;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s,%d\n", s[i].name, s[i].age);
	}
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

      按年龄升序

      #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((struct Stu*)e1)->age-((struct Stu*)e2)->age;//通过改变e1和e2位置来改变升序和降序
}
void test()
{
	struct Stu s[] = { {"zhangsan",15},{"lisi",30},{"wangwu",25} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
	struct Stu* p1 = s;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s,%d\n", s[i].name, s[i].age);
	}
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}

      模拟实现qsort函数

      排序整型

      void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void bubble_sort(void* base, int sz, int width, int(*cmp)(const void* e1, const void* e2))
{
	int i = 0;
	//趟数
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int flag = 1;//假设数组是排好序
		//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);
				flag = 0;
			}
		}
		if (flag == 1)
		{
			break;
		}
	}
}
void test1()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

      排序结构体

      #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
void cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return *((int*) e1) - *((int*)e2);
}
void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void bubble_sort(void* base, int sz, int width, int(*cmp)(const void* e1, const void* e2))
{
	int i = 0;
	//趟数
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		int flag = 1;//假设数组是排好序
		//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);
				flag = 0;
			}
		}
		if (flag == 1)
		{
			break;
		}
	}
}
int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
{
	//strcmp --> >0 ==0 <0
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
}
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
void test3()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	//把数组排成升序
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}
void test4()
{
	//测试使用qsort来排序结构数据
	struct Stu s[] = { {"zhangsan", 15}, {"lisi", 30}, {"wangwu", 25} };
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	bubble_sort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s,%d\n", s[i].name, s[i].age);
	}
	printf("\n");
	bubble_sort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_age);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s,%d\n", s[i].name, s[i].age);
	}
	printf("\n");
}
int main()
{
	test3();
	test4();
	return 0;
}

      写在最后

      到此这篇关于C语言学习进阶篇之万字详解指针与qsort函数的文章就介绍到这了,更多相关C语言指针与qsort函数内容请搜索易采站长站以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持易采站长站！

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