你必须知道的指针基础-7.void指针与函数指针

一、不能动的“地址”—void指针

1.1 void指针初探

  void *表示一个“不知道类型”的指针,也就不知道从这个指针地址开始多少字节为一个数据。和用int表示指针异曲同工,只是更明确是“指针”。

  因此void*只能表示一个地址,不能用来&取值,也不能++--移动指针,因此不知道多少字节是一个数据单位。

    int nums[] = {3,5,6,7,9};
    void* ptr1 = nums;
    //int i = *ptr1; // 对于void指针没法直接取值
    int* ptr2 = (int*)nums;
    printf("%d,%d\n",ptr1,ptr2);
    int i = *ptr2;
    printf("%d\n",i);

  从输出结果可以看出,无论是无类型的void指针还是int类型指针,指向的地址都是一样的:

PS:void *就是一个不能动的“地址”,在进行&、移动指针之前必须转型为类型指针。

1.2 void指针的用途

  这里我们看一下我们之前了解的memset函数,其第一个参数就是一个void指针,它可以帮我们屏蔽各种不同类型指针的差异。如下面代码所示,我们既可以传入一个int类型数组的指针,也可以传入一个char类型数组的指针:

    int nums[20];
    memset(nums,0,sizeof(nums));
    char chs[2];
    memset(chs,0,sizeof(chs));

  那么,我们也可以试着自己动手模拟一下这个memset函数,暂且命名为mymemset吧:

void mymemset(void *data,int num,int byteSize)
{
    // char就是一个字节,而计算机中是以字节为单位存储的
    char *ptr = (char*)data;
    int i;
    for(i=0;i<byteSize;i++)
    {
        *ptr=num;
        ptr++;
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int nums[20];
    mymemset(nums,0,sizeof(nums));
    int i,len=sizeof(nums)/sizeof(int);
    for(i=0;i<len;i++)
    {
        printf("%d ",nums[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

  在这个mymemset函数中,我们利用void指针接收不同类型的指针,利用char类型(一个字节)逐个字节读取内存中的每一个字节,最后依次填充指定的数字。由于char类型是一个具体类型,所以可以使用++或者--进行指针的移动。

  对于结构体类型,也可以使用我们的mymemset函数:

typedef struct _Person
{
    char *name;
    int age;
} Person;

Person p1;
mymemset(&p1,0,sizeof(Person));
printf("p1.Age:%d\n",p1.age);

  最终的运行结果如下图所示:

void *的用途:在只知道内存,但是不知道是什么类型的时候。

二、函数指针

2.1 指向函数的指针—.NET中委托的原型

  我想用过.NET中的委托的童鞋,对于函数指针应该不会陌生,它是委托的原型。函数指针是一个指向函数的指针,我们可以在C中轻松地定义一个函数指针:

typedef void (*intFunc)(int i);

  这里我们定义了一个无返回值的,只有一个int类型参数的函数指针intFunc。我们可以在main函数中使用这个函数指针来指向一个具体的函数(这个具体的函数定义需要和函数指针的定义一致):

    // 声明一个intFunc类型的函数指针
    intFunc f1 = test1;
    // 执行f1函数指针所指向的代码区
    f1(8);

  这里test1函数的定义如下:

void test1(int age)
{
    printf("test1:%d\n",age);
}

  最终运行结果如下图所示,执行函数指针f1即执行了其所指向的具体的函数:

2.2 函数指针的基本使用

  这里我们通过一个小案例来对函数指针做一个基本的使用介绍。相信大部分的C#或Java码农都很熟悉foreach,那么我们就来模拟foreach对int数组中的值进行不同的处理。具体体现为for循环的代码是复用的,但是怎么处理这些数据不确定,因此把处理数据的逻辑由函数指针指定。

void foreachNums(int *nums,int len,intFunc func)
{
    int i;
    for(i=0;i<len;i++)
    {
        int num = nums[i];
        func(num);
    }
}

void printNum(int num)
{
    printf("value=%d\n",num);
}

  在foreachNums函数中,我们定义了一个intFunc函数指针,printNum函数是满足intFunc定义的一个具体的函数。下面我们在main函数中将printNum函数作为函数指针传递给foreachNums函数。

    int nums[] = { 1,5,666,23423,223 };
    foreachNums(nums,sizeof(nums)/sizeof(int),printNum);

  最终运行的结果如下图所示:

  通过函数指针,我们可以屏蔽各种具体处理方法的不同,也就是将不确定的因素都依赖于抽象,这也是面向抽象或面向接口编程的精髓。

三、函数指针应用案例

3.1 计算任意类型的最大值-getMax

  (1)定义函数指针及getMax主体:

typedef int (*compareFunc)(void *data1,void *data2);
// getMax 函数参数说明:
// data 待比较数据数组的首地址,uniteSize单元字节个数
// length:数据的长度。{1,3,5,6}:length=4
// 比较data1和data2指向的数据做比较,
// 如果data1>data2,则返回正数
void *getMax(void *data,int unitSize,int length,compareFunc func)
{
    int i;
    char *ptr = (char*)data;
    char *max = ptr;
    
    for(i=1;i<length;i++)
    {
        char *item = ptr+i*unitSize;
        //到底取几个字节进行比较是func内部的事情
        if(func(item,max)>0)
        {
            max = item;
        }
    }

    return max;
}

  这里可以看到,在getMax中到底取几个字节去比较都是由compareFunc所指向的函数去做,getMax根本不用关心。

  (2)定义符合函数指针定义的不同类型的函数:

int intDataCompare(void *data1,void *data2)
{
    int *ptr1 = (int*)data1;
    int *ptr2 = (int*)data2;

    int i1=*ptr1;
    int i2=*ptr2;

    return i1-i2;
}

typedef struct _Dog
{
    char *name;
    int age;
} Dog;

int dogDataCompare(void *data1,void *data2)
{
    Dog *dog1 = (Dog*)data1;
    Dog *dog2 = (Dog*)data2;

    return (dog1->age)-(dog2->age);
}

  (3)在main函数中针对int类型和结构体类型进行调用:

int main(int argc, char *argv[])
{
    // test1:int类型求最大值
    int nums[] = { 3,5,8,7,6 };
    int *pMax = (int *)getMax(nums,sizeof(int),sizeof(nums)/sizeof(int),
        intDataCompare);
    int max = *pMax;
    printf("%d\n",max);
    // test2:结构体类型求最大值
    Dog dogs[] ={{"沙皮",3},{"腊肠",10},{"哈士奇",5},
        {"京巴",8},{"大狗",2}};
    Dog *pDog = (Dog *)getMax(dogs,sizeof(Dog),
        sizeof(dogs)/sizeof(Dog),dogDataCompare);
    printf("%s=%d",pDog->name,pDog->age);

    return 0;
}

  最终运行结果如下图所示:

3.2 C中自带的qsort函数—自定义排序

  qsort包含在<stdlib.h>头文件中,此函数根据你给的比较条件进行快速排序,通过指针移动实现排序。排序之后的结果仍然放在原数组中。使用qsort函数必须自己写一个比较函数。我们可以看看qsort函数的原型:

 void qsort ( void * base, size_t num, size_t size, int ( * comparator ) ( const void *, const void * ) );

  可以看出,qsort的第四个参数就是一个函数指针!其所指向的函数应该是一个返回值为int类型的,参数为两个void指针。那么,我们可以使用上面我们已经写好的两个compare方法作为参数传入qsort来对上面的int数组和结构体数组进行快速排序。

    int nums[] = { 3,5,8,7,6 };
    qsort(nums,sizeof(nums)/sizeof(int),sizeof(int),intDataCompare);
    int i;
    for(i=0;i<sizeof(nums)/sizeof(int);i++)
    {
        printf("%d ",nums[i]);
    }
    printf("\n");

    Dog dogs[] ={{"沙皮",3},{"腊肠",10},{"哈士奇",5},
        {"京巴",8},{"大狗",2}};
    qsort(dogs,sizeof(dogs)/sizeof(Dog),sizeof(Dog),dogDataCompare);
    for(i=0;i<sizeof(dogs)/sizeof(Dog);i++)
    {
        printf("%s %d ",dogs[i].name,dogs[i].age);
    }

  那么,快速排序后是否有结果呢?答案是肯定的,我们可以传入各种比较方法,可以升序排序也可以降序排序。

参考资料

  如鹏网,《C语言也能干大事(第三版)》

 

posted @ 2015-07-22 01:30  EdisonZhou  阅读(...)  评论(... 编辑 收藏