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回调函数是什么qsort函数介绍和使用举例qsort函数介绍qsort函数排序整型数据使用qsort排序结构数据

qsort函数的模拟实现总结写在最后

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。

回想一下我们在设计一个计算器的时候：

需要写加减乘除函数如下：

<code>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;

}

在使用回调函数改造前：

可以发现存在很多冗余的地方，在每个分支都需要书写相同的scanf和printf语句

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("*********************\n");

printf("请选择：");

scanf("%d", &input);

switch (input)

{

case 1:

printf("输⼊操作数：");

scanf("%d %d", &x, &y);

ret = add(x, y);

printf("ret = %d\n", ret);

break;

case 2:

printf("输⼊操作数：");

scanf("%d %d", &x, &y);

ret = sub(x, y);

printf("ret = %d\n",ret);

break;

case 3:

printf("输⼊操作数：");

scanf("%d %d", &x, &y);

ret = mul(x, y);

printf("ret = %d\n", ret);

break;

case 4:

printf("输⼊操作数：");

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("选择错误\n");

break;

}

} while (input);

return 0;

}

我们发现调用的函数都是int (int,int)类型的，我们可以把调⽤的函数的地址以参数的形式传递过去，使⽤这样类型的函数指针接收，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。

void calc(int(*pf)(int, int))

{

int ret = 0;

int x, y;

printf("输⼊操作数：");

scanf("%d %d", &x, &y);

ret = pf(x, y);

printf("ret = %d\n", ret);

}

使用回调函数改造后：

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("*********************\n");

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("退出程序\n");

break;

default:

printf("选择错误\n");

break;

}

} while (input);

return 0;

}

注意区分这和我们在【C语言篇】深入理解指针3（附转移表源码）中实现的转移表，这里使用的是回调函数，但在转移表中我们使用的是函数指针数组

qsort函数介绍和使用举例

qsort函数介绍

<code>void qsort(void* base, //指向待排序数组的第一个元素的指针

size_t num, //base指向数组中的元素个数

size_t size,//base指向的数组中一个元素的大小，单位是字节

int (*cmp)(const void*, const void*) //函数指针 - 传递函数的地址

);

头文件为stdlib.h

参数四个介绍如上

对最后一个参数特别介绍一下：

函数指针，指向的函数是用来比较待排序数组的元素大小的

由使用<code>qsort函数的用户来实现

如果<code>p1指向的元素小于p2，则返回小于0的数字如果二者相等，则返回0如果p1指向的元素大于p2，则返回大于0的数字

qsort函数默认是排升序，如果想排降序，则在compare函数里将上述规则反一下即可，即当p1指向的元素小于p2时返回大于0的数字

qsort函数排序整型数据

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

//qosrt函数的使⽤者得实现⼀个⽐较函数

int int_cmp(const void * p1, const void * p2)

{

return (*( int *)p1 - *(int *) p2);

}

int main()

{

int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };

int i = 0;

qsort(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;

}

使用qsort排序结构数据

struct Stu //学⽣

{

char name[20];//名字

int age;//年龄

};

//假设按照年龄来⽐较

int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void* e2)

{

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

}

//strcmp - 是库函数，是专⻔⽤来⽐较两个字符串的⼤⼩的

//假设按照名字来⽐较

int cmp_stu_by_name(const void* e1, const void* e2)

{

return strcmp(((struct Stu*)e1)->name, ((struct Stu*)e2)->name);

}

//按照年龄来排序

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);

}

//按照名字来排序

void test3()

{

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_name);

}

int main()

{

test2();

test3();

return 0;

}

qsort函数的模拟实现

使用回调函数，模拟实现qsort

注意：

qsost底层采用的是快速排序的方法，在这里我们使用更简单的冒泡排序的排序算法来模拟实现qsort函数，对快排想要了解更多的读者可以看看【初阶数据结构篇】冒泡排序和快速排序（中篇）这里使用void*的指针，以实现泛型编程

在实现前我们先温故一下冒泡排序

总共n个数据，要排n-1趟第i（i从0开始取）趟要比较n-1-i次

<code>void bubble_sort(int arr[], int sz)

{

//趟数

int i = 0;

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

{

//一趟内部的两两比较

int j = 0;

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

{

if (arr[j] > arr[j + 1])

{

int tmp = arr[j];

arr[j] = arr[j + 1];

arr[j + 1] = tmp;

}

}

}

}

void print_arr(int arr[], int sz)

{

int i = 0;

for (i = 0; i < sz; i++)

{

printf("%d ", arr[i]);

}

}

int main()

{

int arr[] = { 3,1,7,9,4,2,6,5,8,0 };

//排序 - 升序

int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

bubble_sort(arr, sz);

print_arr(arr, sz);

return 0;

}

冒泡排序只需要两个参数，待排序数组和数组元素个数

我们要实现的qsort是可以针对任何数据进行排序，那想一下我们知道用户使用这个函数的时候是拿来排序什么数据吗？显然是不知道的，所以在内部实现时，我们需要更改什么呢？分析如下：

首先是趟数和一趟之内的比较次数，这是冒泡算法，无论什么数据都不需要改变整体的大框架

重点在于以下两点：

比较的方式

由于不知道用户排序的数据类型，传过来的数组首元素地址我们必须使用void*指针接收，是不能进行解引用的，且数据类型是不能传参的，那我们该怎么找到相邻元素比较呢？

于是我们在参数中添加了数组元素的大小（即宽度，一个元素占几个字节，这是用户可以传参的），这样就能找到相邻元素了

<code>(char*)base + j * width

(char*)base + (j + 1) * width)

这样在内层循环中就能依次找到两个相邻元素了

接下来就是如何比较，由于我们不知道用户排序什么数据，所以没办法实现两个数据的比较，例如整数可以直接使用关系操作符，而字符串需要strcmp函数等等，于是我们把比较两个数据大小的函数交给用户去实现，所以在参数中使用了一个函数指针

这样比较两数的方式就更改完毕了

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

这里我们默认还是qsort的比较规则，用户实现compare函数时如果遵守：当第一个元素大于第二个元素时，就返回大于0的数字，此时我们交换，按这个规则排序出来为升序，反之为降序

交换数据的方式

同样的是，我们不知道数据类型，但我们知道数据的大小，所以我们可以一个一个字节的交换

<code>void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width)

{

int i = 0;

char tmp = 0;

for (i = 0; i < width; i++)

{

tmp = *buf1;

*buf1 = *buf2;

*buf2 = tmp;

buf1++;

buf2++;

}

}

这样我们就完成了qsort函数的模拟实现

如下：

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

{

int i = 0;

char tmp = 0;

for (i = 0; i < width; i++)

{

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))

{

//趟数

int i = 0;

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

{

//一趟内部的两两比较

int j = 0;

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

{

//if (arr[j] > arr[j + 1])

//比较两个元素

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

{

//交换两个元素

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

}

}

}

}

总结

本篇模拟实现qsort函数是很典型的回调函数的例子，因为不知道用户排序数据的类型，所以qsort函数的实现方把比较两个数据的函数交给用户自己去实现，这个函数通过函数指针传递给qsort，在qsort函数内部发生比较时再根据函数指针调用这个比较函数，这种就是回调函数

同时，在qsort函数的实现中，我们多次使用了void*指针

void* base用以接收不同类型的数组规定compare函数参数设置为两个const void*，用以接收不同的数据类型，用户使用时知道排序什么数据进行强制类型转换后再使用

巧妙地使用void*指针实现了对不同数据排序，这种编程也叫做泛型编程

写在最后

C语言指针是一个重头戏，关于指针的内容会有4-5篇博客，敬请期待喔💕

以上就是关于深入理解指针4的内容啦，各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正，您的支持是我创作的最大动力！❤️