C语言学习进阶篇之万字详解指针与qsort函数

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 数组 ，数组的元素都是 函数指针 ;
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

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