【C语言基础】：深入理解指针(终篇)

用户11062259

发布于 2024-04-10 15:13:20

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发布于 2024-04-10 15:13:20

文章被收录于专栏：C语言基础C语言基础

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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：

#include<stdio.h>
void 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。

#include<stdio.h>
int 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：

#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 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：

#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 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

#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 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

#include<stdio.h>
int 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。

#include<stdio.h>
int 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;
}