当你能复刻C语言库函数qsort(),你就掌握了用指针玩弄内存：）

1.快速上手qsort()函数

1.1基本信息

• qsort()函数是stdlib.h中的库函数，通过“快速排序”算法实现对数组的排序。

  1.2 函数定义

  void qsort(void *base,size_t nmemb,size_t size,
            int (*compar)(const void *,const void *));
  

  • base

    传入需要排序的数组的首地址

  • nmemb
    传入需要排序的数组的元素

  • size
    待排序数组中一个元素所占据的内存大小

  • compar
    一个自定义的函数，将决定升序排列还是降序排列。这也是实现对不同类型数据排序的关键。【函数定义中是传入一个函数指针，不熟悉的朋友可以查查相关文章：指针的进阶使用】

  1.3 compar(const void*,const void*)

  ​ 根据qsort()的函数定义，我们需要按需完成compar函数的定义。该函数要求传入两个数据的地址，将他们比较后返回一个整型值。由于函数的参数是两个void类型的指针，我们需要强制类型转换为整型类型的指针，解引用后再将两个值作差，便能比较出两个数据的大小。

  ​ 这样的自定义函数可以给用户很大的操作空间：

  • 相当于将所有数据都转化整型进行操作，实现了对不同数据的排序

  • 排序字符串时，还可以使用string.h中的strcmp()函数直接比较两个字符串，因为其返回值也是整型值

  1.4 样例

#include<stdio.h>


//自定义比较两个int类型数据的compar函数
//实现升序排列
int comp_int(const void* a, const void* b){
	return *(int*)a-*(int*)b;
}

int main(){
	int array1[5] = { 9,8,7,6,5 };
	int size1 = sizeof(array1) / sizeof(array1[0]);

	qsort(array1,size1,sizeof(array1[0]),camp_int);

	int i;
	for(i=0;i<5;i++)
		printf("%d ", array1[i]);
	
	return 0;s

}

2.复刻qsort()函数

2.1实现原理

c语言中的指针，通过地址访问，间接对数据进行操作。不同类型的指针，本质上是在遍历内存时跳过的字节数不同。

例如，32位、64位编译器中，int类型的数据占4字节；float类型的数据占4字节；char类型的数据占1字节。对应的指针在遍历内存时，没加1，跳过的字节数分别是：4字节，4字节，1字节。

为了统一对不同类型值的访问，我们可以使用char类型的指针，模仿其他类型的值的指针对数据的访问。这也是为什么需要向qsort函数传入nmeber size两个参数的原因，nmeber相当于划定了指针操作的最大范围，size则规定了指针操作的步长。因此，无论什么类型的数据，只要存储在内存中，我们都可以使用相同方法取得其值，然后对它们进行排序，从而实现包括结构体在内的复杂数据类型的排序。

2.2代码

2.2.1 整型指针实现冒泡排序

void BubbleSort(int* num,int size)
{
    int i,j;
    for(i=0;i<size-1;i++){
        for(j=0;j<size-1-i;j++){
            if(num[j]>num[j+1]){
                int temp=num[j];
                num[j]=num[j+1];
                num[j+1]=temp;
            }
        }
    }
}

2.2.2 复刻qsort()函数

void BubbleSort_Plus(void* base, int num, int size_unit, int(*cap)(const void*, const void*))
{
	int i, j;
	for (i = 0; i < num - 1; i++) {
		for (j = 0; j < num-1-i; j++) {
			if (cap((char*)base+j*size_unit,(char*) base+(j+1)*size_unit)>0) {
				change((char*)base + j * size_unit,(char*)base + (j + 1) * size_unit, size_unit);
			}
		}
	}
}

void change(void* a, void* b, int size_unit)
{
	int i;
	for (i = 0; i < size_unit; i++) {
		char temp = *((char*)a+i);
		*((char*)a + i) = *((char*)b + i);
		*((char*)b + i) = temp;
	}
}