在上一篇博客中：
C語言-指針講解(3)
我們給大家介紹了指針進(jìn)階的用法
讓下面我們來回顧一下講了什么吧：
1.字符指針變量類型以及用法
2.數(shù)組指針本質(zhì)上是一個指針，里面存放數(shù)組的地址。而指針數(shù)組本質(zhì)上是個數(shù)組，里面存放的是指針，指向的是整型數(shù)組。
以及數(shù)組指針變量的用法。
3.二維數(shù)組傳參的本質(zhì):

• 二維數(shù)組起始可以看做每個元素是一維數(shù)組的數(shù)組，也就是二維數(shù)組的每個元素是一個一維數(shù)組。
• 二位數(shù)組的數(shù)組名表示的就是第一行的地址，是一維數(shù)組的地址。
• 二維數(shù)組傳參傳參本質(zhì)也是傳遞了地址，傳遞的是第一行這個一維數(shù)組的地址。

4.函數(shù)指針以及函數(shù)指針變量的用法和舉例
5.函數(shù)指針數(shù)組的概念以及函數(shù)指針數(shù)組的用法。
6.用函數(shù)指針數(shù)組作為轉(zhuǎn)移表來實現(xiàn)整個計算器的代碼邏輯。

那么這次博主將更為深層的介紹指針的高級用法，具體內(nèi)容如下：

1.回調(diào)函數(shù)

1.1 回調(diào)函數(shù)是什么？

回調(diào)函數(shù)就是一個通過函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。
如果我們把函數(shù)的指針(地址)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，當(dāng)這個指針被用來調(diào)用所指向的函數(shù)時，被調(diào)用的函數(shù)就是回調(diào)函數(shù)?；卣{(diào)函數(shù)不是由該函數(shù)的實現(xiàn)方直接調(diào)用，而是在特定的事件或條件發(fā)生時由另外一方調(diào)用的，用于對該事件或條件進(jìn)行相應(yīng)。

1.2 回調(diào)函數(shù)舉例

如下所示：

1.2.1回調(diào)函數(shù)應(yīng)用和代碼分析:

我們在上一篇博客:C語言-指針講解(3)
中。
已經(jīng)講過紅色框中的代碼是重復(fù)出現(xiàn)的，雖然里面執(zhí)行計算的邏輯是區(qū)別的，但是輸入輸出操作時冗余的，有沒有辦法可以簡化一些呢？

答案是有的。

代碼改進(jìn)：

我們發(fā)現(xiàn)紅色框中的代碼，只有調(diào)用函數(shù)的邏輯是有差異的，我們可以把調(diào)用的函數(shù)的地址以參數(shù)的形式傳遞過去，然后使用函數(shù)指針接收，函數(shù)指針指向的函數(shù)就調(diào)用什么函數(shù)，這里其實使用的就是回調(diào)函數(shù)的功能。

2.qsort使用舉例

在介紹qsort函數(shù)之前，我們首先分享一個查閱C/C++庫函數(shù)的網(wǎng)站給大家:
C/C++庫函數(shù)官網(wǎng)查詢

2.1 qsort函數(shù)的參數(shù)詳解：

如下圖所示：

通過上圖的分析，我們發(fā)現(xiàn)qsort中的第二、三個參數(shù)都是比較常見的。那我們就重點介紹第一個參數(shù)和第四個參數(shù)吧。

2.1.1 qsort函數(shù)中的第一個參數(shù)重點介紹

根據(jù)上圖的介紹，我們不難看出qsort第一個參數(shù)的意思是base指向待排序的第一個元素。但是為什么它前面的類型是void*呢？很多同學(xué)可能對此不理解。
下面我來重點介紹一下為什么是前面的類型是void *？

如下圖所示：

• 比方說：我這里要定義了一個a的變量，而如果說我用char* 的指針變量來接收a的地址，顯然是不合理的，因為vs彈出警告說:int * 到 char * 的類型不兼容。
• 反倒void* 是一個通用的指針類型。它可以接受任意數(shù)據(jù)類型的地址。因此前面的指針類型我們是可以寫成void*的。
• 需要注意的是：雖然說這里void * 的指針可以接受任意數(shù)據(jù)類型的地址，但是呢它還是具有一定的局限性，比方說：我們從上圖發(fā)現(xiàn)雖然void * 的指針拿到任意數(shù)據(jù)類型的地址，但是它始終是個無類型的指針，因此我們?nèi)绻麑oid*的變量1或-1要訪問多少個字節(jié)我們是不知道的，同樣的道理；我們對它進(jìn)行解引用操作訪問多少個字節(jié)，這個也是不知道的。因此像這種寫法在vs編譯器上是會報錯的，所以對于void * 的指針，它只是用來存放地址的，我們可以把任意類型的地址放到void * ，但是void * 的變量不能進(jìn)行+1，-1,以及解引用的操作。

那這時，可能有同學(xué)會想為什么qsort這個函數(shù)別人要設(shè)計成void*的指針呢？

這是因為，我們知道，qsort這個函數(shù)是庫函數(shù)實現(xiàn)的。

• 我們也可以做個比喻：實現(xiàn)那個代碼的人叫程序員A,比方說他設(shè)計好這個函數(shù)，讓我們這些同學(xué)以及開發(fā)者和全世界的人去使用，但是程序員A,但是他不能預(yù)料到別人要用qsort這個函數(shù)要排什么類型的數(shù)據(jù)。
• 比如張三的要用qsort排整型的數(shù)據(jù)，李四要用qsort來排浮點型的數(shù)據(jù)，王五要用qsort來排字符串型的數(shù)據(jù)，甚至有人用qsort來排結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)據(jù)，而結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)據(jù)又被稱作為自定義類型的數(shù)據(jù)。就是我們排什么類型的元素都行，只需把排序的第一個元素的地址傳給qsort就行。因為qsort它不知道排什么類型，但是我們把它的地址放到void是不是就行，因為void的指針是可以接受任意類型的地址。

2.1.2 qsort函數(shù)中的第四個參數(shù)重點介紹

如下圖所示：

我們之前也對qsort這個函數(shù)的第4個參數(shù)有所了解，本質(zhì)就是指向的函數(shù)能夠比較兩個元素。

當(dāng)然呢，如果我們對第四個參數(shù)有更深的理解，我們會發(fā)現(xiàn)通過qsort內(nèi)部去調(diào)用指針?biāo)赶蚰莻€的函數(shù)從而比較這兩個元素的,并且我們發(fā)現(xiàn)這個函數(shù)指針返回的值是int型的，因此它們是通過比較兩個元素的大小從而確定返回的值是大于0，是等于0，還是小于0？
舉個例子：

• 如果p1指向元素的值要比p2指向元素的指向的值要大，返回的是1個大于0的數(shù)。
• 如果p1指向元素的值要跟p2所指向的元素的值相等，返回的是0。
• 如果p1所指向的元素要比p2所指向的元素要相小，則返回的是小于0的數(shù)。

2.2 qsort 函數(shù)用法舉例

2.2.1qsort 函數(shù)用法舉例1：

這里我們演示一下用qsort函數(shù)對數(shù)組以升序的方式進(jìn)行排序。

//這個函數(shù)能夠比較e1和e2指向的兩個元素，并且給出返回值
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}

void print_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

//test1測試qsort排序整型數(shù)組
void test1()
{
	int arr[] = { 3,1,5,7,2,4,8,6,0,9 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	print_arr(arr, sz);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print_arr(arr, sz);
}

int main() {
	
	test1();
	return 0;
}

這里可能有同學(xué)對于下面這行代碼不太理解，博主這里就解釋一下吧:

return *(int*)e1 -*(int*)e2;

分析：

• 我們知道cmp_int是個函數(shù)指針類型，然后它這個cmp_int 函數(shù)指針參數(shù)部分e1和e2是個void *的指針，首先我們假設(shè)e1存放的是3的地址，而e2存放的是1的地址，那如何比較比較它們的大小呢？其實很簡單，我們只需在e1前面加上個 * ，e2前面加上個 * 。
  也是就：
  *e1, *e2這樣子。
• 但是那個e1和e2都是void * 的指針，這樣是不能直接比較它們的大小的，我們要通過對這e1和e2強轉(zhuǎn)為int * 的指針，然后再對它進(jìn)行解引用操作，這樣比較兩個元素的大小。這是什么原理呢？這是因為qsort函數(shù)的使用者博主，現(xiàn)在我確實知道當(dāng)我們排序拿出這組數(shù)據(jù)的時候，如果cmp_int來比較這兩個整型的話。e1指向的是整型，e2指向的是整型，那我們要拿出整型的值，將e1和e2轉(zhuǎn)為整型指針后再解引用，是不是就拿到呢。
• 另外，當(dāng)我們拿到這兩個元素的數(shù)據(jù)，如果要比較這兩個數(shù)的大小，那我們只需返回e1-e2的值即可。

這里需要注意的是:

• qsort函數(shù)中的第四個參數(shù)不一定只是調(diào)用了一次cmp_int函數(shù)，有可能是調(diào)用了多次cmp_int函數(shù)。 另外，qsort里面有復(fù)雜的代碼，它目前對于大家來講相當(dāng)于一個黑箱子，大家都不知道里面是怎么實現(xiàn)的，但博主接下來會給大家演示如何模擬實現(xiàn)一個qsort函數(shù)。
• 另外，qsort函數(shù)第排序的過程中是需要比較大小的，這個可能很多人會有點懵,因為我們排出它的順序是需要比較大小的，如果我們不知道這些元素的大小是不能對它進(jìn)行排序的。

我們不妨用vs來運行一下此程序，看看能否把數(shù)組中的數(shù)字以升序的形式排列出來~
如下圖所示：

當(dāng)然，如果有同學(xué)比較好奇，想用qsort函數(shù)實現(xiàn)降序的效果，那我們就把cmp_int函數(shù)返回值由e1-e2改成e2-e1即可。

也就是這樣子，如下所示：

2.2.1qsort 函數(shù)用法舉例2：

當(dāng)然，我們也可以用qsort函數(shù)來排序結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)。
如下所示：

//test2測試qsort函數(shù)排序結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)
struct Stu //學(xué)生
{
	char name[20];//名字
	int age;//年齡
};

//假設(shè)按照年齡來比較
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2) {

	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}



//strcmp - 是庫函數(shù)，是專門用來比較兩個字符串的大小的
//假設(shè)按照名字來比較
//int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)
//{
//	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);
//}

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_age);
	//qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_stu_by_name);
}

int main()
{
	test2();
	return 0;
}

這里可能有同學(xué)對qsort排序結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)不理解，沒有關(guān)系，博主后期的博客會繼續(xù)深入介紹C語言結(jié)構(gòu)體方面的知識，大家盡情關(guān)注一下哈，目前我們只是看一下qsort排序結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)后的結(jié)果哦~

2.2.1通過vs調(diào)試窗口觀看qsort排序前后的結(jié)果：

這里我們通過放兩個動圖：一個是按照結(jié)構(gòu)體年齡的數(shù)據(jù)來排的動圖，一個是按照結(jié)構(gòu)體名字的數(shù)據(jù)來排的動圖。

動圖一：

這是我們根據(jù)結(jié)構(gòu)體年齡升序排列的動圖效果。

動圖2：

這是我們根據(jù)結(jié)構(gòu)體名字的順序來升序排列的動圖效果。

這里可能有些同學(xué)對這個名字排序有點疑惑，為什么lisi的名字是最小的，而zhangsan這個名字是最大的？

• 這是因為這里的名字進(jìn)行比較本質(zhì)上就是每個名字中的第一個字符進(jìn)行比較，如果說這三個名字中的第一個字符都相等，它就會進(jìn)行這三個名字中的第二個字符進(jìn)行比較。直到這三個名字中的第n個字符各不相同，那么這時就能分出哪個字符大，哪個字符小。 就無需對這三個名字的第n往后的字符進(jìn)行比較。
  
• 從上圖的ASCLL碼表我們可以得知：顯然這三個名字中的首字符z最大，l最小。那么就無需對這三個名字中的第二個字符進(jìn)行比較。 也就是說我們可以得出以下結(jié)論:
  lisi<wangwu<zhangsan。

另外，我們講一下，這里講的qsort函數(shù)其實用的是快速排序的思想，大家如果感興趣的可以學(xué)一下。

3. qsort函數(shù)的模擬實現(xiàn)

這里呢，博主給大家演示用qsort函數(shù)來模擬實現(xiàn)一個冒泡排序。
首先呢，我們先給大家看一下普通冒泡排序的代碼：

#include <stdio.h>
void Bubblesort(int arr[], int sz) {
	//趟數(shù)
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++) {

		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++) {
			if (arr[j + 1] < arr[j]) {
				int tmp = arr[j+1];
				arr[j + 1] = arr[j];
				arr[j] = tmp;
			}
		}
	}
}
void print_arr(int arr[], int sz) {
	for (int i = 0; i < sz; i++) {
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}
//
int main() {

	int arr[] = { 3,1,5,6,9,0 ,15};
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	Bubblesort(arr, sz);
	print_arr(arr, sz);

	return 0;
}

代碼分析及其優(yōu)化：
但是我們發(fā)現(xiàn)這個代碼局限性比較小，只能對整型進(jìn)行排序，而如果說我們要對浮點型，字符型，結(jié)構(gòu)體類型進(jìn)行排序，顯然是不可行的？
那我們要怎么優(yōu)化這個程序呢？

如下圖所示：

如上圖所示，我們發(fā)現(xiàn)如果要對這個整型冒泡排序算法改成能夠排序任意類型元素的算法。就要做出這三種改變

• 改造參數(shù) - 讓這個函數(shù)能夠接受任意類型的數(shù)據(jù)
• 改造比較方法 - 讓函數(shù)能夠在排序時，比較不同類型的數(shù)據(jù)
• 兩個數(shù)交換部分要改變

3.1參數(shù)部分改變

首先，如果把參數(shù)部分改變，就要改成跟qsort參數(shù)類型是一樣的。
如下代碼所示:

void Bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*Cmp_int)(const void* e1, const void* e2))

3.2改造比較方法

• 首先，我們要調(diào)用它的Bubble_sort函數(shù)中的第四個參數(shù)：int (* Cmp_int)(const void* e1, const void* e2)來作為判斷條件來比較，因為這個函數(shù)指針Cmp_int本質(zhì)上就是通過指向比較兩個元素的函數(shù)的指針。重復(fù)調(diào)用此函數(shù)來比較兩個元素。而這里，我們假設(shè)判斷它是否為升序數(shù)組：我們就要判斷e1-e2是否>0，如果是返回的大于0的數(shù)，則交換；反之，則不交換。根據(jù)上面的介紹，那個if語句我們可以寫成這樣：

if(Cmp_int()>0);

那Cmp_int函數(shù)的參數(shù)類型我們可以寫成什么呢?

• 我們發(fā)現(xiàn)，這里的參數(shù)部分可以寫成兩個比較元素的地址，因為只要把元素的地址傳給Cmp_int函數(shù)，然后通過調(diào)用這個函數(shù)，返回的值如果是e1>e2，就要對這兩個元素的值進(jìn)行交換。

那我們應(yīng)該怎么改呢？

• 我們可以把代碼這樣，如下所示：

if (Cmp_int((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)

有同學(xué)可能不知道為什么要這么改？我們來解釋一下把：

如下圖所示：
從上圖，我們發(fā)現(xiàn)，如果我們要找到數(shù)組中5的地址，就要跳過2 * width字節(jié),就是跳過2個這么寬的元素；
而如果說要找到數(shù)組中的2的地址，就要跳過3 * width個字節(jié)。就相當(dāng)于跳過3個這么寬的元素，這是因為base指針指向的是數(shù)組首元素的地址，而width表示的是一個元素類型所占的大小，只有知道一個元素類型的大小，才能訪問到它后面元素的地址。 那么照這個規(guī)律，我們推而廣之，就能得出下面這個式子：

(char*)base + j * width;

既然跳過兩個整型元素，就是2 * width,那跳過j個整型元素，就是j * width;而跳過(j+1)整型元素就是(j+1) x width。那最終我們條件判斷就可以寫成這樣：

if (Cmp_int((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)

需要注意的是，這里的base由void *強轉(zhuǎn)為char * 。是因為char * 是只占一個字節(jié)，只有char * 類型才能保證一個一個字節(jié)一個字節(jié)走的，只有這樣才能j * width具體能控制哪個元素。

3.3改造兩個數(shù)交換部分

當(dāng)我們改造好比較方法后，接下來就要對兩個數(shù)交換部分進(jìn)行比較，這個也是比較簡單，我們可以封裝一個Swap函數(shù)，把那兩個比較元素的地址以及寬度width作為參數(shù)部分傳過去。
代碼如下：

Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width,width);

這里會有同學(xué)會有疑問，為什么傳的是要傳width這個參數(shù)給Cmp_int函數(shù)呢

• 因為如果是單單傳這兩個元素參數(shù)過去的話，我們是不知道這兩個元素有多大的，因為我們在排序過程中，這個冒泡排序程序壓根不知道排的是什么類型的數(shù)據(jù)，它只知道交換的是兩個元素的起始地址，因此這里要把它們交換幾個字節(jié)搞上去。
• 另外當(dāng)我們進(jìn)入Swap函數(shù)內(nèi)部，我們形參還是用char *指針的方式來接收，方便之后的交換操作。
  
  根據(jù)上圖，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們要對5和2這兩個數(shù)字進(jìn)行交換的話，就要對它們每組的字節(jié)數(shù)進(jìn)行交換，并且我們發(fā)現(xiàn)這些數(shù)字在vs內(nèi)存中是以十六進(jìn)制，并且倒著放來進(jìn)行存儲的
  如下圖所示：
  
  那如果我們要對這兩個數(shù)進(jìn)行交換的話，我們是一對字節(jié)一對字節(jié)地交換，因為它是個char * 的指針。交換完之后buf和buf2進(jìn)行++的操作，找到下一個字節(jié)進(jìn)行交換，它這里width總共是占4個字節(jié)，因此要交換4次就能完成交換的操作。

Swap函數(shù)內(nèi)部代碼如下：

void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width) {
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++) {
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}

}

如上代碼： 我們不難看出，當(dāng)for循環(huán)結(jié)束的時候，2和5這兩個數(shù)字的一組中的字節(jié)數(shù)全都進(jìn)行了交換。
綜上所述：我們發(fā)現(xiàn)以一對字節(jié)一對字節(jié)地交換非常適用在這種場景下的，反之，不能直接在Swap函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建臨時變量來交換數(shù)據(jù),比方說：整型占4個字節(jié)，浮點型也占4個字節(jié)。這種情況下，即使Swap這個函數(shù)根據(jù)該數(shù)據(jù)類型的字節(jié)數(shù)還是不能準(zhǔn)確知道它傳的數(shù)據(jù)類型是什么，而用char *的方式創(chuàng)建臨時變量，它每次只會交換兩個十六進(jìn)制數(shù)，也就是1個字節(jié)。這樣我們根據(jù)width參數(shù)所占的字節(jié)數(shù),一對字節(jié)一對字節(jié)地交換能夠很好地控制所要交換的次數(shù)。

4.模擬實現(xiàn)qsort函數(shù)源代碼展示：

下面是博主模擬實現(xiàn)qsort源代碼：

//程序員A，設(shè)計一個qsort函數(shù)功能，能夠排序任意類型的數(shù)據(jù)
int Cmp_int(const void* e1, const void* e2) {

	return (*(int*)e1 - *(int*)e2);
}


void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width) {

	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++) {
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}

}

void Bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*Cmp_int)(const void* e1, const void* e2)) {

	int i = 0;
	
	for (i = 0; i < sz - 1; i++) {

		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++) {

			if (Cmp_int((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
				//為什么要強轉(zhuǎn)為char*，因為char*是占一個字節(jié)，只有char才能保證一個字節(jié)一個字節(jié)走的，只有這樣，才能控制j*witdh具體能控制哪個元素
				{
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width,width);
				}
		}
	}
}

如果大家有需要的話實現(xiàn)對任意數(shù)據(jù)類型進(jìn)行排序的話,可以借鑒一下博主模擬實現(xiàn)qsort函數(shù)的代碼哦！

5.用模擬實現(xiàn)的qsort函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序

下面博主以動圖的方式給大家演示用模擬實現(xiàn)的qsort函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。

5.1 用模擬實現(xiàn)的qsort函數(shù)對數(shù)組進(jìn)行升序或降序的操作動圖演示：

1.數(shù)組升序：

2.數(shù)組降序：

5.2 用模擬實現(xiàn)的qsort函數(shù)對結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)字排序動圖演示：

按結(jié)構(gòu)體的名字排序：

按結(jié)構(gòu)體的年齡排序：

** 好了，今天的分享到這就結(jié)束了，如果覺得博主講得有些知識點不太清楚的話，可以在評論區(qū)指出**

** 如果覺得博主講得還不錯的話，希望大家一鍵三連支持一下！謝謝大家?。?！**文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-766406.html

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