C语言入门（十九）：指针（5）

雨落在了我的手上2025-11-21 14:53

目录

⽬录

[1. 回调函数是什么？](#1. 回调函数是什么？)

[2. qsort使⽤举例](#2. qsort使⽤举例)

[3. qsort函数的模拟实现](#3. qsort函数的模拟实现)

1. 回调函数是什么？

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。

我们来利用回调函数来写一个简化的计算器

cpp 复制代码 
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
	return a / b;
}

void calc( int(*pf)(int, int) )
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;

	printf("请输入数字：");
	scanf("%d %d", &x, &y);

	ret = pf(x, y);
	printf("结果为：%d\n",ret);
}

int main()
{
	int input = 0;

	do
	{
		printf("***********************\n");
		printf("  1.add         2.sub  \n");
		printf("  3.mul         4.div  \n");
		printf("         0.exit        \n");
		printf("请选择：\n");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			calc(add);  // ----calc中文意思是：计算
			break;
		case 2:
			calc(sub);
			break;
		case 3:
			calc(mul);
			break;
		case 4:
			calc(div);
			break;
		case 0:
			printf("退出计算机\n");
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

我们可以把调⽤的函数的地址以参数的形式 传递过去，使⽤函数指针接收，函数指针指向什么函数就调⽤什么函数，这⾥其实使⽤的就是回调函 数的功能

解析上面的代码：

下面的代码就是完成两个数的简单的加减乘除

cpp 复制代码 
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
	return a / b;
}

这个代码就是我们创建的一个简单的计算器的按键面板

cpp 复制代码 
		printf("***********************\n");
		printf("  1.add         2.sub  \n");
		printf("  3.mul         4.div  \n");
		printf("         0.exit        \n");

这个代码是利用switch语句来把我们的按键归为一个情况，1就是加入加号的代码里面去，后面的是一个意思，这里的default是输入了不是case里面的数字，而是输入了其他的，那么就会执行整个代码，即打印出''选择错误''这四个字

cpp 复制代码 
switch (input)
		{
		case 1:
			calc(add);  // ----calc中文意思是：计算
			break;
		case 2:
			calc(sub);
			break;
		case 3:
			calc(mul);
			break;
		case 4:
			calc(div);
			break;
		case 0:
			printf("退出计算机\n");
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;

这里代码意思是：调用calc(add),把add函数的地址传递给calc，然后去执行calc那里面的代码，这个就是回调函数的用法

后面的加减乘除是一样的，这里我就那+来解析

cpp 复制代码 
calc(add);

这里的代码意思是：函数 int(*pf)(int, int) 表示pf是一个指向函数的指针，该函数接受两个int 参数并且返回給int

执行流程：选择+的情况，调用了calc（add）把add函数的地址传给calc ，然后calc函数通过pf（x，y）实际上调用的是add（x，y）

cpp 复制代码 
void calc( int(*pf)(int, int) )
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;

	printf("请输入数字：");
	scanf("%d %d", &x, &y);

	ret = pf(x, y);
	printf("结果为：%d\n",ret);
}

2.qsort使⽤举例

2.1使⽤qsort函数排序整型数据

qsort中文意思是：快速排序

先使用冒泡排序来排序一组元素---升序

cpp 复制代码 
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	//趟数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)//假如有10个元素，一趟循坏我们只要走9次就行了，因为最后一个数字不需要在进行比较了
	{
		//一趟内部数字的两两比较
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1]) //如果前一项大于后一项则进入if语句
			{
				//前后比较，大的一项与小的一项进行换位置
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}

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

int main()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //计算数组元素个数

	bubble_sort(arr, sz); //调用函数，完成元素的升序

	print_sort(arr, sz); //调用函数，打印排序后的元素

	return 0;
}

输出结果：

解析上面的代码：

这里的 int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); 的作用是计算数组元素的个数

bubble_sort(arr, sz); //调用函数，完成元素的升序

print_sort(arr, sz); //调用函数，打印排序后的元素

cpp 复制代码 
int main()
{
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //计算数组元素个数

	bubble_sort(arr, sz); //调用函数，完成元素的升序

	print_sort(arr, sz); //调用函数，打印排序后的元素

	return 0;
}

这里的代码意思是：利用print_sort函数以及for循环，将我们已经排序好的元素全部打印出来

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

这里的代码意思是：

if (arr[j] > arr[j + 1]) ---->如果前一项大于后一项则进入if语句
int tmp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1]; ----->前后比较，大的一项与小的一项进行换位置
arr[j + 1] = tmp;

cpp 复制代码 
void bubble_sort(int arr[], int sz)
{
	//趟数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)//假如有10个元素，一趟循坏我们只要走9次就行了，因为最后一个数字不需要在进行比较了
	{
		//一趟内部数字的两两比较
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1]) //如果前一项大于后一项则进入if语句
			{
				//前后比较，大的一项与小的一项进行换位置
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}

代码解析：假如有10个元素，一趟循坏我们只要走9次就行了，因为最后一个数字不需要在进行比较了

cpp 复制代码 
for (i = 0; i < sz - 1; i++)

利用qsort来进行升序（繁琐版）

cpp 复制代码 
int cmp_int(const void* p1, const void* p2) //cmp_int 中文意思是：'整型比较'
{
	if (*(int*)p1 > *(int*)p2)   //(int*)---将p1,p2强行转换为int*
	{
		return 1; //两个数进行比较，如果前面的数大于后面一个数就换位置，返回数大于0，这里我们写1
	}
	else if (*(int*)p1 == *(int*)p2)
	{
		return 0; //两个数比较，如果相等，返回数为0
	}
	else
	{
		return -1; //与第一个相反，如果小于，则不用换位置，返回数小于0
	}
	
}
void print_arr(int arr[], int sz) //循环打印数组里面的元素
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}
void test()
{
	int arr[] = { 2,3,6,7,9,4,0,1,5,8 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //计算数组的元素个数

	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int); //qsort函数的调用,还需要头文件 stdlib.h

	print_arr(arr, sz); //将排序好的元素打印出来
}

int main()
{
	test(); //写一段使用qsort函数的代码，来完成升序

	return 0;
}

输出结果：

解析代码：

cpp 复制代码 
void test()
{
	int arr[] = { 2,3,6,7,9,4,0,1,5,8 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //计算数组的元素个数

	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int); //qsort函数的调用,还需要头文件 stdlib.h

	print_arr(arr, sz); //将排序好的元素打印出来
}

使用qsort函数的前提是需要包含一个头文件的，即<stdlib.h>

qsort 函数的标准格式

cpp 复制代码 
void qsort(void *base, size_t num, size_t size,  int (*compar)(const void*, const void*));

参数说明：

  • base：指向要排序的数组的第一个元素的指针

  • num：数组中元素的个数

  • size：每个元素的大小（字节数）

  • compar：比较函数的指针

现在我们可以好好解析一下qsort函数的使用了

cpp 复制代码 
qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);

参数对应：

  • arr → void* base

  • sz → size_t num // sz 是 size_t 类型

  • sizeof(arr[0]) → size_t size // sizeof 返回 size_t 类型

  • cmp_int → 函数指针参数 // 比较函数的地址

现在我们来解析下这个代码：

cpp 复制代码 
int cmp_int(const void* p1, const void* p2) //cmp_int 中文意思是：'整型比较'
{
	if (*(int*)p1 > *(int*)p2)   //(int*)---将p1,p2强行转换为int*
	{
		return 1; //两个数进行比较，如果前面的数大于后面一个数就换位置，返回数大于0，这里我们写1
	}
	else if (*(int*)p1 == *(int*)p2)
	{
		return 0; //两个数比较，如果相等，返回数为0
	}
	else
	{
		return -1; //与第一个相反，如果小于，则不用换位置，返回数小于0
	}
	
}

解析：

  • (int*)p1：将 void* 指针转换为 int* 指针
  • *(int*)p1：解引用，获取实际的整数值

两个数进行比较，如果前面的数大于后面一个数就换位置，返回数大于0，这里我们写1

cpp 复制代码 
return 1; 
return 0; 
return -1

现在我们来使用简化版的代码，将上面的代码全部简化

利用qsort来进行升序（简化版）

cpp 复制代码 
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return *(int*)p1 - *(int*)p2; //如果需要降序，只需将p1和p2换个位置就行了
}

void print_arr(int arr[], int sz) //循环打印数组里面的元素
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}
void test()
{
	int arr[] = { 2,3,6,7,9,4,0,1,5,8 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //计算数组的元素个数

	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int); //qsort函数的调用,还需要头文件 stdlib.h

	print_arr(arr, sz); //将排序好的元素打印出来
}

int main()
{
	test(); //写一段使用qsort函数的代码，来完成升序

	return 0;
}

上面的代码只改了这一串函数代码：

cpp 复制代码 
int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
	return *(int*)p1 - *(int*)p2; //如果需要降序，只需将p1和p2换个位置就行了
}

比较函数的返回值规则

  • 返回负数：p1 应该排在 p2 前面

  • 返回0：p1 和 p2 相等

  • 返回正数：p1 应该排在 p2 后面

这就是为什么 return (*(int*)p1 - *(int*)p2) 能实现升序排序的原因！

2.2 使⽤qsort排序结构数据

这里我们先回顾一下结构体的打印

cpp 复制代码 
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

int main()
{
	struct Stu s = { "zhangsan",18 };
	printf("%s %d \n", s.name, s.age);

	return 0;
}

输出结果：

利用指针来进行结构体的打印

cpp 复制代码 
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

void print(struct Stu* ps)
{
	//printf("%s %d \n", (*ps).name, (*ps).age); //利用解引用打印
	printf("%s  %d \n", ps->name, ps->age); //利用结构体成员访问符打印 ，这里的->是结构体成员的间接访问操作符
}                                                                  用法：   结构体指针->成员名

int main()
{
	struct Stu s = { "zhangsan",20 };
	print(&s);
	return 0;
}

输出结果：

这里的printf我们有两个打印的方法：

  • printf("%s %d \n", (*ps).name, (*ps).age); //利用解引用打印
  • printf("%s %d \n", ps->name, ps->age); //利用结构体成员访问符打印 ，这里的->是结构体成员的间接访问操作符

用法： 结构体指针->成员名

利用qsort函数排序结构体数据

按名字来比较

按照名字来排序，即字符串的比较

cpp 复制代码 
struct Stu //结构体的创建
{
	char name[20];
	int age;
};

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2) //按照名字来排序，即字符串的比较
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name); //名字的比较，这里的 ->是结构体成员间接访问操作符
}        //由于p1 p2返回类型是void*，所以这里我们需要强行把它们转换为结构体指针

void test2()
{
	struct Stu arr[3] = { {"zhangsan",20},{"lisi",18} ,{"wangwu",35} };//结构体的初始化
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);//名字比较--字符串比较--需要使用strcmp函数进行比较，它需要一个头文件string.h
}

int main()
{
	test2(); //写一段使用qsort函数的代码，来进行结构体的排序

	return 0;
}

调试结果：

按年龄来比较

cpp 复制代码 
按年龄来比较
struct Stu //结构体的创建
{
	char name[20];
	int age;
};

int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2) //按照名字来排序，即字符串的比较
{
	return ((struct Stu*)p1)->age- ((struct Stu*)p2)->age;
}       

void test2()
{
	struct Stu arr[3] = { {"zhangsan",20},{"lisi",18} ,{"wangwu",35} };//结构体的初始化
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);//名字比较--字符串比较--需要使用strcmp函数进行比较，它需要一个头文件string.h
}

int main()
{
	test2(); //写一段使用qsort函数的代码，来进行结构体的排序

	return 0;
}

调试结果：

解析代码：

定义了一个学生结构体，包含姓名和年龄两个成员

cpp 复制代码 
struct Stu //结构体的创建
{
	char name[20];
	int age;
};

比较函数 cmp_stu_by_age

  • const void* p1, const void* p2：qsort 要求的参数格式

  • (struct Stu*)p1：将 void 指针转换为 struct Stu 指针

  • ((struct Stu*)p1)->age：访问结构体的 age 成员

  • return ... - ...：返回年龄差值，实现升序排序

cpp 复制代码 
int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2) //按照名字来排序，即字符串的比较
{
	return ((struct Stu*)p1)->age- ((struct Stu*)p2)->age;
}

测试函数 test2

  • 创建结构体数组初始化：
  • 计算数组大小：
  • 调用 qsort：
cpp 复制代码 
void test2()
{
	struct Stu arr[3] = { {"zhangsan",20},{"lisi",18} ,{"wangwu",35} };//结构体的初始化
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);//名字比较--字符串比较--需要使用strcmp函数进行比较，它需要一个头文件string.h
}

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）

完整代码如下：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.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;
}

一一解析：

比较函数 int_cmp

cpp 复制代码 
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
    return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}

知识点：

  • const void *：通用指针，可以指向任何数据类型

  • (int *)p1：将void指针强制转换为int指针

  • *(int *)p1：解引用获取整数值

  • 返回值>0：p1>p2，需要交换

  • 返回值=0：p1=p2，相等

  • 返回值<0：p1<p2，保持原位

交换函数 _swap

cpp 复制代码 
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;
    }
}

核心知识点：

  • (char *)p1：转换为字节指针，便于按字节操作

  • *((char *)p1 + i)：访问第i个字节的内容

  • 通过循环逐个字节交换，实现任意数据类型的交换

冒泡排序函数 bubble

cpp 复制代码 
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);
            }
        }
    }
}

关键知识点：

地址计算

cpp 复制代码 
(char *) base + j * size

  • (char *)base：转换为字节指针

  • j * size：计算第j个元素的偏移量

  • 示例：int数组，size=4，j=2 → 偏移8字节

回调函数调用：

cpp 复制代码 
cmp((char *) base + j*size, (char *)base + (j + 1)*size)

  • 动态调用用户提供的比较函数

  • 实现通用排序算法的关键

int(*cmp)(void *, void *)

// ↑ ↑ ↑ ↑

// 返回 指针 参数1 参数2

// 类型 变量名 类型 类型

  • int(* )：表示这是一个指向返回int的函数的指针

  • cmp：函数指针变量的名称

  • (void *, void *)：该函数接受两个void指针参数

通用地址计算机制

cpp 复制代码 
(char *) base + j * size

支持任意数据类型的原理

cpp 复制代码 
// 对于int数组：size = 4
(char *)base + j * 4

// 对于double数组：size = 8  
(char *)base + j * 8

// 对于结构体：size = sizeof(struct)
(char *)base + j * sizeof(struct Student)

主函数 main

cpp 复制代码 
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);
    // ... 输出代码
    return 0;
}

函数调用：

cpp 复制代码 
bubble(arr, 10, 4, int_cmp);
// 参数：数组首地址, 元素个数, 元素大小, 比较函数

以上就是我们的全部内容了

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