【C語言】指針（4）：深入理解指針

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一、回調函數

二、qsort使用舉例

2.1 使用qsort排序整型數據

2.2 使用qsort排序結構體數據

三、qsort的模擬實現

四、NULL、\0、0、'0'、null、NUL的區別

五、C99中的變長數組

一、回調函數

? ? ? 函數指針是將函數的地址取出來，再通過函數地址去調用，那為什么不直接用函數名調用呢？？原因是因為函數指針可以用來實現回調函數，而回調函數有自己的應用場景。

? ? ? 回調函數就是?個通過函數指針調?的函數。 如果你把函數的指針（地址）作為參數傳遞給另?個函數，當這個指針被?來調?其所指向的函數時，被調?的函數就是回調函數。

#include <stdio.h>
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;
}
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("請選擇：");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:printf("輸?操作數：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = add(x, y);printf("ret = %d\n", ret);break;case 2:printf("輸?操作數：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = sub(x, y);printf("ret = %d\n", ret);break;case 3:printf("輸?操作數：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = mul(x, y);printf("ret = %d\n", ret);break;case 4:printf("輸?操作數：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = div(x, y);printf("ret = %d\n", ret);break;case 0:printf("退出程序\n");break;default:printf("選擇錯誤\n");break;}} while (input);return 0;
}

以上這段代碼中，我們發現case部分的代碼總是重復出現，這段代碼只有調用函數的邏輯有差異（但是函數的返回類型和形參是一樣的），其他輸入輸出操作都是冗余的，那么這個時候我們可以把調用的函數地址以參數的形式傳去，用函數指針接收，函數指針指向什么函數就調用什么函數，這里其實就是使用的回調函數功能。

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 ret = 0;int x, y;printf("輸入操作數：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = pf(x, y);printf("ret = %d\n", ret);
}
int main()
{int input = 1;do{printf("*************************\n");printf(" 1:add 2:sub \n");printf(" 3:mul 4:div \n");printf(" 0:exit \n");printf("*************************\n");printf("請選擇：");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("退出程序\n");break;default:printf("選擇錯誤\n");break;}} while (input);return 0;
}

? ?回調函數不是由該函數的實現方直接調?，?是在特定的事件或條件發?時由另外的??調?的，?于對該事件或條件進?響應。

? ? ? 怎么理解上面這段話呢？我們可以發現回調函數并非直接調用的，而是當需要進行某種運算時（特定需求的發生），根據需求將函數地址傳給pf，然后在calc（另外一方）函數中通過pf（間接調用）來調用這個函數。

二、qsort使用舉例

前面學習的冒泡排序，只能排序整形數據，那我們如何完成其他數據的排序呢？就得用到qsort

qsort是一個庫函數，可以完成任意數據的排序，我們首先通過cplusplus的網站來了解qsort，qsort的頭文件是stdlib.h，下面我們能來分析他的形參類型。

1.第一個形參void*base是一個void*類型的指針（因為該數組可能是任意類型，所以只有void*才可以接收任意類型的數據的地址），base指向要排序的數組的第一個元素位置。

2.第二個形參size_t num是一個無符號整型，num指向的是待排序數組中的元素個數。（只要知道元素的個數才能確定比較的次數。）

3.第三個形參size_t size是一個無符號整型，size指向數組中元素的大小（單位是字節，因為qsort完成任何類型的排列，所以對象可能是結構體也可能是整型，需要具體傳入去運算）。

4.第四個形參int (*compar)(const void*,const void*));，compar是一個函數指針，返回類型是int類型，兩個形參的類型是void*類型。該函數指針指向的函數是用來比較數組中兩個元素的方法。這個方法是根據我們的需求（比較整型或者比較結構體數據），去構造一個函數用來比較，構造的函數返回類型和形參類型必須一致。

qsort通過返回值來判斷p1和p2的大小，當返回值>0,說明p1大于p2，返回值=0，說明p1=p2，返回值<0,說明p1＜p2。

了解了qsort，下面利用qsort來實現排序。

2.1 使用qsort排序整型數據

int int_cmp(const void* p1, const void* p2)//整型的比較方法
{return(*(int*)p1 - *(int*)p2);//void*類型的指針必須強轉后才可以進行運算。
}
int main()
{int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,0,2,1,3 };int num = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//確定數組的個數int size = sizeof(int);//確定數組的每個元素占用字節大小qsort(arr, num, size, int_cmp);for (int i = 0; i < num; i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

運行結果：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ?

注意事項：

1.qsort的使用必須包含頭文件stdlib.h

2創建比較方法int_cmp函數時要注意該函數返回的結果必須是>0,=0,<0;

3.int_cmp傳入的是void*類型的指針，必須強轉成int*類型再解引用才可以進行運算。

4.如果想要完成逆序，將int_cmp的代碼return(*(int*)p1 - *(int*)p2)中的p1和p2交換即可。

2.2 使用qsort排序結構體數據

struct Stu//學生
{char name[20];//名字int age;//年齡
};
//創建用年齡比較的方法
int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2)
{return((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;//也可以寫成（*（struct stu*）p1）.age-（*（struct stu*）p2）.age //結構體變量.成員名  或者   結構體指針->成員名
}
//創建用名字比較的方法
int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2)
{return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);//strcmp函數是專門用來比較字符串大小的//字符串的比較方法：從左到右的順序逐個比較兩個字符串的字符，直到遇到第一個不同的字符，然乎根據字符的ascii值來確定兩個字符串的大小關系。
}
//創建一個打印數組函數
void prinf(struct Stu s[], int num)
{for (int i = 0; i < num; i++){printf("第%d個同學的名字是%s,年齡是%d\n", i + 1, s[i].name, s[i].age);}
}
int main()
{struct Stu s[] = { {"zhangsan",20},{"lisi",30},{"wangwu",15} };int num = sizeof(s) / sizeof(s[0]);//元素個數int size = sizeof(struct Stu);//學生類型的大小printf("比較前\n");prinf(s, num);printf("通過年齡比較后\n");qsort(s, num, size, cmp_stu_by_age);prinf(s, num);printf("通過名字比較后\n");qsort(s, num, size, cmp_stu_by_name);prinf(s, num);
}

運行結果：

比較前
第1個同學的名字是zhangsan,年齡是20
第2個同學的名字是lisi,年齡是30
第3個同學的名字是wangwu,年齡是15
通過年齡比較后
第1個同學的名字是wangwu,年齡是15
第2個同學的名字是zhangsan,年齡是20
第3個同學的名字是lisi,年齡是30
通過名字比較后
第1個同學的名字是lisi,年齡是30
第2個同學的名字是wangwu,年齡是15
第3個同學的名字是zhangsan,年齡是20?

注意事項：

1.要訪問結構體成員的兩個方法：結構體變量.成員名 ? ?結構體指針->成員名

2.strcmp是專門用來比較字符串的大小的，并且它的返回值也恰好和qsort一樣，所以可以直接去調用。字符串的比較方法：從左到右的順序逐個比較兩個字符串的字符，直到遇到第一個不同的字符，然乎根據字符的ascii值來確定兩個字符串的大小關系。

3.結構體類型相較于整型類型，不能直接用+-<>等運算符，因為結構體中的成員屬性可能有多個，直接比較編譯器無法判斷根據哪一個成員屬性來比較。

三、qsort的模擬實現

? ? ? ?qsort展現的是不同數據類型的快速排序，在學習qsort之前，我只知道冒泡排序，而冒泡排序只能排序整型類型，那么我們可以通過會回調函數的方法，來改造冒泡排序，使其成為可以排序任意數據類型的排序方法。

? ? ?在模擬實現前，我們要比較qsort和冒泡排序，兩者的數據類型不一樣，所以我們對他的改造需要體現在兩個方面。

1.由于數據類型不同，所以比較的方法必須改造。

2.由于不同數據類型占用字節大小不同，在利用指針偏移量操作的時候會有差異，所以交換的方法也必須改造。

3.由于數據類型不同，創建比較方法和交換方法時傳入的兩個參數必須是void*類型

4.模擬實現qsort，就要保證改造的排序函數bubble的返回類型和形參都要保持一致

int int_cmp(const void* p1, const void* p2)//比較方法
{return(*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
void swap(void* p1, void* p2, int size)//交換方法，這里要引入size，讓swap函數知道交換的數據是什么類型
{for (int i = 0; i < size; i++){char temp = *((char*)p1+ i);//void*類型必須要先強制轉化成char*類型*((char*)p1 + i) = *((char*)p2 + i);*((char*)p2 + i) = temp;//為什么這里要使用字符類型？，因為我們并不知道傳入的是什么數據類型，所以用char*（1個字節）來作為單位元，每次交換一個字節,交換次數恰好和size相同}
}
void bubble(void* base, int num, int size, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2))
{for (int i = 0; i < num - 1;i++){for (int j = 0; j < num - i - 1; j++){if (int_cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size)>0)//不知道是什么數據類型，所以用char*比較好操作，一次只操作一個字節。{swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);}//使用前必須強轉成char*類型}}
}
int main()
{int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,0,2,1,3 };int num = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//確定數組的個數int size = sizeof(int);//確定數組的每個元素占用字節大小bubble(arr, num, size, int_cmp);for (int i = 0; i < num; i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

運行結果：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9?

? ? ? ?要注意的是，由于交換方法和比較方法的改造，由于不知道比較的是什么數據類型，所以都強轉成char*類型進行操作，因為char*類型操作一次是一個字節，方便計算。這樣恰好就是一次交換一個字節，執行size次后就完成整個元素的交換。所以必須傳入size。

四、NULL、\0、0、'0'、null、NUL的區別

NULL:本質是0，一般用于指針的初始化

\0：\ddd形式的轉移字符，本質也是0，在字符串中作為結束標志，ASCII碼值為0

0：數字0

'0'：字符0，ASCII碼值為48

null/NUL:本質就是\0，作為字符串結束標志

五、C99中的變長數組

? ? ? ? 在C99標準之前，C語?在創建數組的時候，數組大小的指定只能使?常量、常量表達式，或者如果我們初始化數據的話，可以省略數組??。

int arr1[10];
int arr2[3+5];
int arr3[] = {1,2,3};

?這樣的語法限制，讓我們創建數組就不夠靈活，有時候數組?了浪費空間，有時候數組??了不夠?的。?

? ? ?C99中給?個變?數組（variable-length array，簡稱 VLA）的新特性，允許我們可以使?變量指定數組大小。

int n = a+b;
int arr[n];

上??例中，數組 arr 就是變?數組，因為它的?度取決于變量 n 的值，編譯器沒法事先確定，只有運?時才能知道 n 是多少。

? ?變?數組的根本特征，就是數組?度只有運?時才能確定，所以變?數組不能初始化。它的好處是程序員不必在開發時，隨意為數組指定?個估計的?度，程序可以在運?時為數組分配精確的?度。有 ?個?較迷惑的點，變?數組的意思是數組的??是可以使?變量來指定的，在程序運?的時候，根據變量的??來指定數組的元素個數，?不是說數組的??是可變的。數組的大小?旦確定就不能再變化了。