C语言指针深入浅出5

Byte Wizard2026-05-15 10:03

目录

  • [1. 回调函数](#1. 回调函数)
  • [2. qsort 使用举例](#2. qsort 使用举例)
    • [2.1 使用qsort来排序整型数组](#2.1 使用qsort来排序整型数组)
    • [2.2 使用qsort来排序结构体数据](#2.2 使用qsort来排序结构体数据)
  • 3.qsort函数的模拟实现

1. 回调函数

  1. 定义
    回调函数是一种 函数指针（地址） 作为参数传递给另一个函数的机制。
  2. 调用方式
    1. 回调函数本身 不是直接由程序显式调用 的。
    2. 它是在特定的 事件或条件发生时，由被传入的另一方函数调用的。
  3. 使用目的
    回调函数通常用于 对特定事件或条件做响应。也就是，当某件事情发生或某个条件满足时，程序会触发回调函数执行对应的逻辑。
  4. 特点总结
    1. 传递灵活：可以在运行时把不同的函数作为参数传入，动态改变行为。
    2. 事件驱动：常用于事件驱动编程，如 GUI 操作、异步操作、定时器等。
    3. 解耦合：调用者只负责触发事件，不需要知道回调函数的具体实现，提高代码可维护性。
c 复制代码 
// 定义回调函数：接受两个整数并返回整数
int Add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

// Compute函数接受两个整数和一个回调函数指针
int Compute(int a, int b, int (*p)(int, int))
{
    // 调用回调函数 p，实际调用的是 Add
    return p(a, b);
}

int main()
{
    //将Add函数作为回调函数传入Compute
    int r = Compute(2, 3, Add);

    printf("%d\n", r); // 输出 5

    return 0;
}

这里需要用到函数指针的知识，知识点回顾：C语言指针深入浅出4。

学习完回调函数后，我们就又可以改写在C语言指针深入浅出4中讲解转移表（简易计算器的实现）的代码。

代码实现：

c 复制代码 
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 (*p)(int, int))
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	printf("请输入两个数字:");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	int r = p(x, y); //调用的是对应的函数，被调用的函数就是回调函数
	printf("结果是：%d\n", r);
}

int main()
{
	int r = 0;
	int input = 1;
	menu();
	do
	{
		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，请重新输入\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

下面我再通过图片的方式对于这段代码中回调函数的使用进行讲解：

2. qsort 使用举例

qsort 是 C 标准库提供的通用排序函数 ，用于对数组中的任意类型元素进行排序。它内部使用快速排序（Quick Sort）算法，但只需要提供数组和比较方法即可，qsort的返回值是void类型。
qsort函数原型：

下面我来对qsort函数中的参数逐一进行说明：

  1. void *base
    • 指向要排序数组的首元素的指针。
    • 由于是通用排序，类型用void* 表示，可以指向任意类型 的数组。小tip：void* 也被称为泛型指针，在C语言深入浅出1中讲解了void* 指针相关内容。
  2. size_t num
    • 数组中元素的数量。
  3. size_t size
    • 数组中每个元素占用的字节数。
  4. int (*compar)(const void *, const void *)
    • 比较函数的指针，也叫回调函数。
    • 函数接收两个元素的指针，返回值表示这两个元素的相对顺序：
      • < 0 ：第一个元素排在前
      • 0 ：两个元素相等
      • > 0 ：第一个元素排在后
    • 这个函数决定了 qsort 的排序规则。
      更加大白话的理解：函数的返回值能体现出p1和p2指向的数据的大小。
      p1指向的数据 > p2指向的数据, 返回 > 0的数字
      p1指向的数据 < p2指向的数据, 返回 < 0的数字
      p1指向的数据 == p2指向的数据, 返回 0
      如果对于上述还有不理解的地方，下面这张图片可以加深对于qsort函数的理解：

2.1 使用qsort来排序整型数组

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //使用qsort函数要包含头文件

int cmp_int(const void* p1, const void* p2)
{
// void* 类型的指针不能直接解引用取值
// 需要先强制转换为 int*，再解引用得到整数
	return *((int*)p1) - *((int*)p2);
}

int main()
{
	int arr[10] = { 8,7,6,9,5,4,3,1,2,0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr,sz,sizeof(arr[0]), cmp_int); // 将比较函数 cmp_int 作为回调函数传给 qsort
	for (int i = 0; i < sz; i++)
		printf("%d ", arr[i]);
	return 0;
}

qsort函数工作原理示意图：

2.2 使用qsort来排序结构体数据

讲解之前，我们要讲解之前C语言操作符详解中还没讲解的结构体成员间接访问 的方式，我们还需要补充一个操作符：结构体指针访问操作符-> , 当我们通过结构体指针 访问结构体成员时，可以使用 -> 操作符。
结构体成员访问：
1. 结构体变量.成员名
2. 结构体指针->成员名

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

int main()
{
	int a = 0;
	struct Stu p1 = { "zhangsan",18 };
	struct Stu* p2= &p1;
	// 通过结构体指针访问结构体成员
	printf("%s %d\n", p2->name, p2->age);
	
	//修改结构体成员
	p2->age = 20;
	return 0;
}

讲解完这个后，C语言操作符详解 的介绍就正式告一段落了，接下来我们继续学习。

他由于下面我创建的结构体成员是char name[20]和int age,相应的比较方式也不同，我们一一进行学习。
第一种情况:比较年龄

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //使用qsort函数要包含头文件

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;
	// p1 和 p2 指向的是结构体数组中的元素，所以需要强转为 struct Stu* 类型(结构体指针类型)
}

int main()
{
	// 定义结构体数组，用来存储学生信息
	struct Stu p[] = { {"zhangsan",21} ,{"lisi",19 }, {"wangwu",20 } };
	//结构体的比较要分情况进行比较，在这个示例中要么比较年龄，要么比较名字
	int sz = sizeof(p) / sizeof(p[0]);//计算数组的元素个数
	qsort(p, sz, sizeof(p[0]), cmp_stu_by_age);
	//qsort(结构体数组首地址, 学生个数, 每个学生结构体的大小, 按年龄比较);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s %d\n", p[i].name,p[i].age);
		//结构体成员的访问
	}
	return 0;
}

注意：在qsort函数的第三个参数时容易出错，因为比较的是年龄，但排序移动的是整个结构体，所以第三个参数必须是 sizeof(p[0]) ，不能是 sizeof(int)。

第二种情况：比较姓名

因为在 C 语言中，字符串不能直接使用 >、<、== 来比较内容大小，所以需要使用库函数 strcmp。strcmp 是字符串比较函数，用于按照字典序比较两个字符串的大小。

项目 说明
函数名 strcmp
头文件 #include <string.h>
函数原型 int strcmp(const char* str1, const char* str2);
功能 比较两个字符串的大小
比较方式 从两个字符串的第一个字符开始逐个比较，直到遇到不同字符或字符串结束标志 \0
比较规则 按字符的 ASCII 码值进行比较
注意事项 strcmp 比较的是字符串内容，不是字符串长度
参数 含义
str1 第一个要比较的字符串
str2 第二个要比较的字符串
返回值 含义
< 0 str1 小于 str2
= 0 str1 等于 str2
> 0 str1 大于 str2
c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h> //运用strcmp要包含头文件
#include <stdlib.h>

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}

int main()
{
	// 定义结构体数组，用来存储学生信息
	struct Stu p[] = { {"zhangsan",29} ,{"lisi",30 }, {"wangwu",10 } };
	int sz = sizeof(p) / sizeof(p[0]);//计算数组的元素个数
	qsort(p, sz, sizeof(p[0]), cmp_stu_by_name);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s %d\n", p[i].name, p[i].age);
	}
	return 0;
}

3.qsort函数的模拟实现

在通用排序算法中，通常有以下几步：

由于qsort函数内部使用快速排序（Quick Sort）算法，我们暂时没有讲到，我们就用冒泡的方式 来实现，冒泡排序的相关讲解：C语言深入浅出3。
注意事项：
1. base 是 void*类型，不能直接进行下标访问。
2. 由于 void* 不知道元素大小，所以要强转为 char*，按字节移动。
3. 第 j 个元素的地址为 ： (char*)base + j * width

4. width 表示每个元素占用的字节数 。
5. cmp 用来比较两个元素的大小，传入的是两个元素的地址 。
6. Swap 按 width 个字节 交换，交换的是整个元素，因为我们将数组强制类型转化为char*,所以我们只能逐字节地进行交换 ，交换次数即为数组每个元素所占用的字节数width 。
7. 排序依据由 cmp 决定，交换大小由 width 决定。
代码实现：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)
{
	for (int 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)(const void* p1, const void* p2))
{
	for (size_t i = 0; i < sz; i++)
	{
		for (size_t j = 0; j < sz - 1 - i; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width) > 0)
			{
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width , width);
			}
		}
	}
}

int cmp_arr(const void* p1, const void* p2)
{
	return *((int*)p1) - *((int*)p2);
}

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};

int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}

int main()
{
	int arr[10] = { 9,8,7,6,5,4,0,3,2,1 };
	struct Stu p[] = { {"zhangsan",21} ,{"lisi",19 }, {"wangwu",20 } };
	int sz1 = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int sz2 = sizeof(p) / sizeof(p[0]);
	bubble_sort(arr, sz1, sizeof(int), cmp_arr);
	bubble_sort(p, sz2, sizeof(p[0]), cmp_stu_by_name);
	for (int i = 0; i < sz1; i++)
		printf("%d ", arr[i]);
	printf("\n\n");
	for (int i = 0; i < sz2;i++)
		printf("%s %d\n", p[i].name, p[i].age);
	
	return 0;
}

完

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