指针进阶（2）-编程知识

文章目录

- 6. 函数指针数组
- 7. 指向函数指针数组的指针
- 8. 回调函数

6. 函数指针数组

之前我们已经学习过指针数组，比如整型指针数组等，因此我们可以以此进行类比：

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 (*pf1)(int, int) = Add;//int (*pf2)(int, int) = Sub;//int (*pf3)(int, int) = Mul;//int (*pf4)(int, int) = Div;//函数指针数组int (*pfArr[4])(int, int) = { Add, Sub, Mul, Div };//pfArr先和[]结合，说明pfArr是数组，数组的内容int (*)(int, int)类型的函数指针。return 0;
}

函数指针数组的用途：转移表
我们可以举一个计算器的例子：

我们先不用函数指针数组：

#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;
}void menu()
{printf("***************************\n");printf("*****  1.add  2.sub  ******\n");printf("*****  3.mul  4.div  ******\n");printf("*****  0.exit        ******\n");printf("***************************\n");
}int main()
{int input = 0;int x = 0;int y = 0;int ret = 0;do{menu();printf("请选择:>");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("ret = %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("ret = %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("ret = %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("ret = %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;
}

我们可以发现以上代码的switch语句中用许多代码是重复的

解决方法：使用函数指针数组

#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;
}void menu()
{printf("***************************\n");printf("*****  1.add  2.sub  ******\n");printf("*****  3.mul  4.div  ******\n");printf("*****  0.exit        ******\n");printf("***************************\n");
}int main()
{int input = 0;int x = 0;int y = 0;int ret = 0;//函数指针数组的使用 - 转移表int (*pfArr[5])(int, int) = { NULL, Add, Sub, Mul, Div };//                            0     1    2    3    4do{menu();printf("请选择:>");scanf("%d", &input);if (input >= 1 && input <= 4){printf("请输入两个操作数:");scanf("%d %d", &x, &y);ret = pfArr[input](x, y);printf("ret = %d\n", ret);}else if (0 == input){printf("退出计算器\n");}else{printf("选择错误，重新选择\n");}} while (input);return 0;
}

7. 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。

void test(const char* str)
{printf("%s\n", str);
}int main()
{void (*pf)(const char*) = test;//pf是函数指针变量void (*pfArr[10])(const char*);//pfArr是存放函数指针的数组void (*(*p)[10])(const char*) = &pfArr;//p是指向函数指针数组的指针return 0;
}

8. 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。

计算器的实现就可以用到回调函数：

#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;
}void menu()
{printf("***************************\n");printf("*****  1.add  2.sub  ******\n");printf("*****  3.mul  4.div  ******\n");printf("*****  0.exit        ******\n");printf("***************************\n");
}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("ret = %d\n", ret);
}int main()
{int input = 0;do{menu();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("选择错误，重新选择\n");break;}} while (input);return 0;
}

我们再举一个使用回调函数的例子：qsort函数（标准库中有一个函数qsort，是用来排序的）

说到排序，我们先来复习一下冒泡排序：

//冒泡排序
//有一组整数，需要排序为升序
//1. 两两相邻的元素比较
//2. 如果不满足顺序就交换#include <stdio.h>void bubble_sort(int arr[], int sz)
{int i = 0;//趟数for (i = 0; i < sz - 1; i++){//一趟比较//两两相邻元素比较int j = 0;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[10] = { 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;
}

但是我们会发现以上代码只适合于整型数据，而qsort函数就可以解决这个问题。

qsort函数的特点：

使用了快速排序的方法
适合于任意类型数据的排序

接下来，我们就学习一下如何使用qsort函数：
qsort函数定义

void qsort(void* base,//指向了需要排序的数组的第一个元素size_t num,//排序的元素个数size_t size,//一个元素的大小，单位是字节int (*compar)(const void*, const void*)//函数指针类型 - 这个函数指针指向的函数，能够比较base指向数组中的两个元素);

这里先对 void* 进行一个解释：

//void* 的指针 - 无具体类型的指针
//void* 类型的指针可以接收任意类型的地址
//这种类型的指针是不能直接解引用操作的
//也不能直接进行指针运算的int main()
{int a = 10;float f = 3.14f;int* pa = &a;//char* pc = &a;//errvoid* pv = &a;pv = &f;//*pv;//err//pv++;//errreturn 0;
}

接着我们来看一下qsort函数具体是如何使用的：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{return (*(int*)p1 - *(int*)p2);//通过改变p1和p2的位置来改变升降序
}void print(int arr[], int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}}//测试qsort排序整型数据
void test1()
{int arr[10] = { 3, 1, 5, 2, 4, 7, 9, 6, 8, 0 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//默认是升序的qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);print(arr, sz);
}//测试qsort排序结构体数据
struct Stu
{char name[20];int age;
};int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}void test2()
{struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 50}, {"wangwu", 15} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);
}int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}void test3()
{struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 50}, {"wangwu", 15} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);
}int main()
{test1();test2();test3();return 0;
}

学会了qsort函数如何使用，那么我们能不能自己模拟实现一个qsort函数呢？

因为目前我们还没有学习快速排序算法，所以我们使用冒泡排序的思想，实现一个功能类似qsort的函数bubble_sort：

使用冒泡排序的思想
适用于任意类型数据的排序

首先，通过观察我们之前写的冒泡排序代码，我们发现它的参数只能接收整型数组，因此，我们需要使用一个 void* 的指针；同时，作为代码的实现者，我们不知道 void* 的指针指向的数组元素是什么类型的，所以我们还需要知道数组中一个元素的大小。

其次，对于不同类型的数据，不能简单地使用 > 比较，所以我们要在参数部分加上函数指针cmp，将实现2个元素比较的这一个函数的地址，以参数的形式传递过来。

最后，不同的数据，在交换的时候也略有差异，具体应该怎么实现，在写代码的时候再进行讲解。

#include <string.h>//每个元素的首地址和一个元素的大小我们都知道，因此，我们可以通过一个字节一个字节的交换，来实现两个元素的交换（这样就能解决不同数据在交换时候的差异了）
void Swap(char* buf1, char* buf2, int size)//交换下标为j和j+1的这两个元素
{int i = 0;char tmp = 0;for (i = 0; i < size; i++){tmp = *buf1;*buf1 = *buf2;*buf2 = tmp;buf1++;buf2++;}}void bubble_sort(void* base, int num, int size, int (*cmp)(const void*, const void*))
{int i = 0;//趟数for (i = 0; i < num - 1; i++){int j = 0;//一趟内部比较的对数for (j = 0; j < num - 1 - i; j++){//假设需要升序，cmp返回>0，交换if (cmp((char*)base+j*size, (char*)base+(j+1)*size) > 0)//两个元素比较，需要将下标为j和j+1的元素的地址传给cmp{//交换Swap((char*)base+j*size, (char*)base+(j+1)*size, size);}}}}struct Stu
{char name[20];int age;
};int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}//测试bubble_sort 排序结构体数据	
void test2()
{struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 50}, {"wangwu", 15} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);
}int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}void test3()
{struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 20}, {"lisi", 50}, {"wangwu", 15} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);
}int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}//测试bubble_sort 排序整型数据	
void test1()
{int arr[10] = { 3, 1, 5, 2, 4, 7, 9, 6, 8, 0 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
}int main()
{test1();test2();test3();return 0;
}