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初识C语言·指针(4)

13 人参与  2024年12月12日 18:01  分类 : 《我的小黑屋》  评论

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目录

1 回调函数

2 qsort函数使用及举例

3 qsort函数的模拟实现


1 回调函数

回调函数是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。

在上一篇中模拟实现加减乘除的计算器中,我们使用了函数指针数组,也就是转移表,这种方法也较为快捷,但是实际上,回调函数也是非常快捷的。

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 Fun(int(*p)(int, int)){printf("请输入操作数:");int a = 0, b = 0;scanf("%d%d", &a, &b);int ret = (*p)(a, b);printf("ret = %d\n", ret);return 0;}int main(){int input = 0;printf("**1 Add   2 Sub*****\n");printf("**3 Mul   4 Div*****\n");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:Fun(Add);break;case 2:Fun(Sub);break;case 3:Fun(Mul);break;case 4:Fun(Div);break;default:break;}return 0;}

这串代码里,Add Sub Mul Div就是回调函数,因为它们是通过函数指针被调用的,为了使用回调函数,就会有多分支语句的存在,所以switch是一个不错的选择。

main函数的基本框架写好之后,我们调用Fun函数,传的是函数名,因为函数名就是地址,所以你传函数名可以,&函数名也可以,毕竟都是地址,传过去之后用函数指针接收,注意函数指针的基本格式不能错。

然后就是输入输出,使用函数指针的时候也要注意写正确,参数的个数,类型,一个都不能错。

调用的时候写(*p) 和 p都是可以的,语法支持这两种写法。什么?不信?你试试。

在我们学会回调函数之后,就可以减少代码量,看起来不冗杂了。


2 qsort函数使用及举例

首先我们要知道qsort函数是用来对数据类型排序的,然后在函数的篇目中我们提到,学习一个函数,要从函数的返回类型,返回值,参数个数,参数类型,功能这几个方面去看,这里我推荐的是cplusplus这个网站,走看看去。

首先,我们先看最右边,头文件是stdlib,所以使用的时候就需要引用这个头文件了。

其次,我们再看函数的参数部分,一共有四个。

第一个 void* base,理解为传一个你要开始排序的起始位置的指针,比如我对数组arr进行排序,我们就传arr进去,因为数组名就是首元素地址,所以不需要&符号,当然,你要是想要从第二个元素开始排序,你就传&arr[1]就行。

第二个size_t num,理解为你要排序的总元素个数,排序当然得知道元素个数了,因为是元素个数,所以这个参数类型是size_t类型,不可能有负数吧。

第三个size_t size,元素个数知道了,元素类型的大小的知道吧?不然怎么知道排序的是哪种数据类型呢?所以第三个参数就是排序的数据类型的大小,参数类型同2,也是不可能为负数。

第四个int(*compar)(const void*,const void*),这个理解起来可能就稍加麻烦了,我们结合后面的介绍一起看。

cplusplus对第四个参数的介绍是这样的,全是英文也不要怕,我们用一下翻译器咯,总之介绍的是,这个参数里面还有两个参数,分别是两个指针,被const修饰,因为我们只是对数据进行排序,不会改变它的值,所以用const修饰。

这里return value并不是函数qsort的返回值,而是第四个参数的返回值,那这个返回值是怎么回事呢?

说实话博主也不大清楚,可能涉及到C语言中对它的定义?

但是我们现在应该考虑的是如何传这个参数,其实很简单,只需要在写一个函数,函数的参数是两个指针,返回类型是int就行了。

int int_cmp(const void * p1, const void * p2){ return (*( int *)p1 - *(int *) p2);}qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);

像这样,基本框架我们会了,现在就是理解return 后面一串了,假定我要比较的是数组里面的内容,那么我们肯定传的参数是数组元素的地址,因为是整型,所以我们先把指针强制转换为int类型的指针,而且函数的形参是void*,所以更需要强制转化了,转化之后就是解引用操作了,最后通过两个数相减,如果p1 > p2,返回的就是1,<就是返回-1,如果相等就是0,但是实际上我们通过返回值来理解它的排序原则是不现实,我自己是这样理解的,p1 - p2就是升序排列,p2 - p1 就是降序排列,其实0的情况我们可以不用考虑,我们都用上这个函数了,怎么会不排列呢?

当然!有些突发奇想的人会在想,返回值只有1 0 -1,那么我们直接在第四个参数写1 0 -1可以不呢?

当然不行了。

现在我们会排序整型数组了,试试排序结构体?先看代码。

struct Stu{char name[20];int age;};int Cmp_age(const void* p1, const void* p2){return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;}int Cmp_name(const void* p1, const void* p2){return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);}void test1(){struct Stu s[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",15} };struct Stu* p = &s;int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);qsort(s, sz, sizeof(s[0]), Cmp_age);for (int i = 0; i < 3; i++){printf("%d ", p->age);p++;}}void test2(){struct Stu s[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",15} };struct Stu* p = &s;int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);qsort(s, sz, sizeof(s[0]), Cmp_name);for (int i = 0; i < 3; i++){printf("%s ", p->name);p++;}}int main(){test1();printf("\n");test2();return 0;}

其实结构体比较没有那么玄幻,我们只需要记住,第四个参数比较的时候需要转化为排序的数据类型就行了,比如这里,两个函数最后的return 都转化成了结构体类型。

但是比较名字的时候我们需要注意了,名字是字符串,我们需要用到strcmp函数,为什么呢?其实你要是模拟实现这个函数也行,可太麻烦了,留给你下来自己试试。真正的理由是因为strcmp函数的返回类型和返回值与qsort函数的返回值返回类型是一样的,没错,是一样的。

所以我们用qsort函数排序字符串的时候,strcmpj简直完美配上qsort函数。

至于打印的问题,在后面结构体的打印会讲到,这里咱们不慌。


3 qsort函数的模拟实现

使用起来是很简单的,难的是如何实现这个函数,我们在学习库函数的时候如果能模拟实现一下,是再好不过的选择。

我们不久前学习的冒泡函数,在排序的时候我们可以借鉴一下冒泡排序,但是我们需要知道,qsort函数排序排的不是一种类型,它可以排很多种的,那么我们交换还是像冒泡那样,一整个的就交换了吗?

当然不是,上到8个字节的类型double,下到一个字节类型的char,qsort函数都可以给你排序好咯。那他们的共同特点是什么,字节!对吧,基本单位都是字节,所以模拟实现的时候,一个非常非常巧妙的办法就是对数据每个字节每个字节的交换,所以我们会专门写一个函数,实现的是数据每个字节交换,那交换的次数是多少?毫无疑问,交换的次数就是数据类型的大小。交换的点我们解决了,那你说交换的基本框架和冒泡排序一样吗?我看是一样的,因为qsort函数的第二个参数是元素个数,我们可以通过元素个数确定排序的趟数,趟数都确定好了,每趟要排多少次是不是就清楚了?所以前面的两个for循环和冒泡的是一样的。
因为是模拟实现函数,所以参数我们应该和定义的个数,类型一样,所以我们至少有两个函数是很好写的。

int main(){int arr[10] = { 1,5,6,2,9,8,7,0,3,4 };bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), cmp);for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;}
int cmp(const void* p1, const void* p2){return (*(int*)p1 - *(int*)p2);}

然后就是字节交换的部分,因为交换的次数是随数据类型而定的,所以i < size的

void swap(void* p1, void* p2, size_t size){    for (int i = 0; i < size; i++)    {        char tmp = *((char*)p1 + i);        *((char*)p1 + i) = *((char*)p2 + i);        *((char*)p2 + i) = tmp;    }}

但是使用前都要强制转化为字节指针类型的,毕竟是一个字节一个字节的交换。

然后就是模拟实现函数的主体了,你可以看到前面是和冒泡很像的,只有后面的if不一样,if里面是我们要传地址进去,传,就是传我们要交换的数据类型大小的地址。然后根据返回值来判断是否进行升序排列(这里是升序,你也可以改成降序)。

void bubble(void* base, size_t count, size_t size, int (*p)(void*, void*)){    for (int i = 0; i < count - 1; i++)    {        for (int j = 0; j < count - 1 - i; j++)        {            if (p((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0)            {                swap((char*)base + j * size,(char*)base + (j + 1) * size,size);            }        }    }}

感谢阅读!


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