【C语言】函数指针|函数指针数组|函数指针数组指针|如何理解?
目录
1.函数指针
1.1函数指针定义
1.2使用函数指针实现简单计算器
2.函数指针数组
3.函数指针数组指针
4.回调函数
4.1回调函数的定义
4.2库函数qsort的使用
4.3模拟qsort实现冒泡排序
1.函数指针
1.1函数指针定义
数组指针:指向数组的指针
类比数组指针,可以得到函数指针:指向函数的指针
以下我们以加法函数Add为例讲解函数指
上述为一个加法函数Add,我们使用Add(a,b)调用,可以得到a+b的结果
我们已经知道如何定义一个数组指针
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0}
int (*pa)[10] = &arr;
类比数组指针,我们定义一个函数指针pf:
int (*pf)(int int) = &Add:pf指向函数Add
定义一个函数指针后,我们如何使用呢?
如下图所示:我们使用*pf(a,b)和pf(a,b)都可以调用成功
因为函数名和pf一样都可以表示函数的地址,Add(a,b)可以成功调用,pf(a,b)同理
1.2使用函数指针实现简单计算器
以下代码是我们最初的构想:
以下是程序运行结果:
以上代码可以实现加减乘除简易计算器的计算,但是我们可以发现在switch-case语句中存在大量的代码冗余,我们应当尽量避免这种写法,所以我们使用函数指针来改进:
冗余代码:
printf("请输入俩个操作数>
");
scanf("%d %d", &a, &b);
result = Add(a, b);//执行加法
printf("结果是:%d
", result);
对于冗余的代码,我们可以把它封装成一个函数calc:
函数的返回类型是viod,因为我们已经在函数内部进行了结果的打印
那函数的参数是什么呢?
不难发现,冗余代码中只有调用的函数不同,所以我们的参数应该和函数有关才可以调用
如何找到一个函数,那当然就是通过函数指针啦
所以参数就是一个函数指针,并且这个指针指向的函数们返回类型类型,参数都一致
定义如下:
有了calc函数,只需要在case语句中调用calc函数,并传参数为标号所对应的函数名即可
具体实现如下:
可以实现计算器的效果
2.函数指针数组
函数指针数组:就是存放函数指针的数组
上述程序只能实现加减乘除四则运算,当我们需要实现更多的功能,例如x&y,x|y,x>>y,x<<y等一系列高级功能时,我们可以使用函数指针数组,以下还是以上个程序为基础介绍
首先我们参照整型数组理解一下函数指针数组
代码分析:
int (*parr[10])(int, int) = { 0,&Add,&Sub,&Mul,&Div };
//parr是一个函数指针数组
//为了使我们的输入与数组下标相对应,方便代码书写,0也参与数组的初始化
//当input == 0时执行,退出计算
if (input)
{
printf("退出计算
");
}
//当输入我们需要执行的操作的合法标号时执行
else if (input >= 1 && input <= 4)
{
printf("请输入俩个操作数>
");
scanf("%d %d", &a, &b);
int result = parr(input)(a, b);//函数调用
//当input == 1时,result = parr[1] = &Add(a,b) = Add(a, b)
//因为&Add和Add都表示函数的地址,所以这里可以完成函数调用
printf("结果是:%d
", result);
}
//输入其他非法数字时执行
else
{
printf("输入错误,请重新输入
");
}
3.函数指针数组指针
函数指针数组指针,顾名思义,就是指向函数指针数组的指针
首先,我们需要定义一个函数指针数组,如下
int (*pfarr[5])(int, int) = { 0 };
接着定义一个指针,指向这个数组
对于一个整型数组int arr[5] = { 0 };指向它的指针如下图所示
对于一个函数指针数组指针,首先它是一个指针,指向的数组有5个元素,每个元素的类型是int (*) (int,int)
4.回调函数
4.1回调函数的定义
回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果把一个函数指针(即函数的地址)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,回调函数不是用该函数的实现方直接调用,而是在特定条件或者条件发生时由另外的一方调用的,用于对该事件或者条件的响应。
在上述使用函数指针实现计算器的例子中,类似calc(Add),calc(Sub)就是回调函数
4.2库函数qsort的使用
库函数qsort:使用快速排序的思想实现的一个排序函数
我们使用cplusplus官网可以检索这个函数
官网地址:cplusplus.com – The C++ Resources Network
通俗来说,就是对于一个每个元素都是size类型的数组,我们从base指针指向的那个数开始,向后的num个数,按照compar指定的比较方式进行比较
关于compar:首先这是一个函数指针,它指向的函数就是进行比较
可以这么认为:我们传给compar函数俩个参数a和b,compar函数处理并按照返回规则(如上图)返回一个整型数据,这个返回的数据作为库函数qsort函数的参数,qsort按其默认的顺序(默认升序)进行排序
另外,可以发现qsort函数和compar函数的参数类型都是const viod*类型,而不是某个具体的类型:其中,const用来保护数据,防止误操作造成程序错误
对于void*:viod*是一个没有具体类型的指针(可以称之为泛型指针),可以接收任意类型的指针,因为函数提前不知道我们要操作的数据的类型,使用泛型指针,提高了函数的通用性
当然,泛型指针的特殊性导致其不能直接进行解引用操作,也不能进行+/-整数的操作
当我们使用时,需要先强制类型转换为我们需要的数据类型,再解引用操作
接下来我们使用qsort函数实现对结构体数据数据的排序
首先定义一个结构体类型,结构体成员变量包括了姓名,性别(male/female),年龄
接着我们在main函数中创建一个结构体数组进行初始化
printf("%-10s %10s %10s
", "姓名", "性别", "年龄");
%10s是一种打印格式:字符串占位符10位,默认右对齐
%-10s可以设置成左对齐
可以打印一下定义的结构体变量,检查赋值有无错误
然后使用sqort函数对结构体变量的成员排序
我们在主函数中加入俩行代码:
一行计算数组元素个数,即我们需要排序的元素个数
一行是qsort函数的调用,参数分别为:
s:数组名即数组首地址,这里即表示我们从数组的第一个元素开始排序sz:数组的元素个数,这里表示需要排序的元素个数即为整个数组所有元素sizeof(s[0]):计算一个数组元素的大小,这里即表示待排序元素的大小compar_by_name:这是一个函数的地址,这个函数就是我们的比较方式
接下来我们分别书写通过年龄,姓名和性别进行比较的函数
按照年龄排序
按照姓名排序
因为strcmp函数的返回值刚好和比较函数的返回值符号相一致,所以我们可以不进行if语句的判断,直接将strcmp函数的返回值返回即可;
按照性别排序
综上分析,我们可以写出以下完整代码
4.3模拟qsort实现冒泡排序
冒泡排序的基本原理我们已经讲解过,具体参考
https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/123819688
模拟qsort函数,所以我们的冒泡排序函数参数应与其一致
接下来我们进行函数传参
bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0], cmp));
其中,cmp 函数就是我们的比较函数
我们先编写 bubble_sort函数
和之前实现的冒排序函数一样,我们使用双层循环实现
不同的地方就是我们使用一个比较函数进行比较,如果不符合升序,则交换
交换也通过swap函数实现
接着编写cmp比较函数
最后编写swap交换函数
注:关于cmp函数的参数和swap函数的参数
cmp( (char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)
传参时,首先对base指针进行了强制类型转换,将base指针进行细化,使其可以每次访问一个字节(方便了char型数据的排序);然后我们给它加了一个偏移量j+width,我们知道width是一个元素的大小,循环时,j从j=0开始,所以第一次比较函数比较的是(char*)base和(char*)base+width(整型数组时,width == 4);第二次比较函数比较的是(char*)base+width和(char*)base+2*width(整型数组时,width == 4)…我们画图解释
每次加一个偏移量使指针指向我们比较的位置
如果不符合升序排列,就进行交换,调用swap函数
swap函数按每次访问一个字节的方式交换,因为我们在cmp函数中对指针进行了细化,所以这里每次交换一个字节,当元素为整型数据时,我们需要循环四次依次交换四个字节的数据
综上所述,整体代码如下
输出如下:可以实现升序排列
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