面试题：C语言指针数组在复杂图形渲染引擎中的应用

设计思路

定义图形对象结构体：为每种图形对象（三角形、矩形、圆形等）定义结构体，结构体中包含该图形对象特有的属性以及渲染函数指针。
使用指针数组：创建一个指针数组，数组元素为指向不同图形对象结构体的指针。这样可以通过数组索引方便地管理不同类型的图形对象。
动态内存管理：在添加新的图形对象时，使用malloc分配内存，并将指针存入数组。删除对象时，使用free释放内存，同时将数组中对应位置的指针设为NULL，以避免内存悬空。
避免内存碎片：尽量按顺序分配和释放内存，可以使用内存池技术（如果内存需求比较固定），减少频繁的malloc和free操作。
高效查找和删除：对于查找操作，可以采用哈希表等数据结构来加快查找速度。删除对象时，除了释放内存，还需要在查找结构（如哈希表）中删除相应的记录。

关键代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 定义图形对象的基类
typedef struct {
    char type[20]; // 用于标识图形类型
    void (*render)(void*); // 渲染函数指针
} Shape;

// 三角形结构体
typedef struct {
    Shape base;
    float side1;
    float side2;
    float side3;
} Triangle;

// 矩形结构体
typedef struct {
    Shape base;
    float width;
    float height;
} Rectangle;

// 圆形结构体
typedef struct {
    Shape base;
    float radius;
} Circle;

// 三角形渲染函数
void renderTriangle(void* obj) {
    Triangle* triangle = (Triangle*)obj;
    printf("Rendering Triangle with sides: %.2f, %.2f, %.2f\n", triangle->side1, triangle->side2, triangle->side3);
}

// 矩形渲染函数
void renderRectangle(void* obj) {
    Rectangle* rectangle = (Rectangle*)obj;
    printf("Rendering Rectangle with width: %.2f and height: %.2f\n", rectangle->width, rectangle->height);
}

// 圆形渲染函数
void renderCircle(void* obj) {
    Circle* circle = (Circle*)obj;
    printf("Rendering Circle with radius: %.2f\n", circle->radius);
}

// 初始化三角形
Triangle* createTriangle(float s1, float s2, float s3) {
    Triangle* triangle = (Triangle*)malloc(sizeof(Triangle));
    strcpy(triangle->base.type, "Triangle");
    triangle->base.render = renderTriangle;
    triangle->side1 = s1;
    triangle->side2 = s2;
    triangle->side3 = s3;
    return triangle;
}

// 初始化矩形
Rectangle* createRectangle(float w, float h) {
    Rectangle* rectangle = (Rectangle*)malloc(sizeof(Rectangle));
    strcpy(rectangle->base.type, "Rectangle");
    rectangle->base.render = renderRectangle;
    rectangle->width = w;
    rectangle->height = h;
    return rectangle;
}

// 初始化圆形
Circle* createCircle(float r) {
    Circle* circle = (Circle*)malloc(sizeof(Circle));
    strcpy(circle->base.type, "Circle");
    circle->base.render = renderCircle;
    circle->radius = r;
    return circle;
}

// 渲染函数
void renderShapes(Shape** shapes, int count) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        if (shapes[i]) {
            shapes[i]->render(shapes[i]);
        }
    }
}

// 释放内存
void freeShapes(Shape** shapes, int count) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        if (shapes[i]) {
            free(shapes[i]);
            shapes[i] = NULL;
        }
    }
}

// 查找函数（简单的线性查找示例，可替换为哈希表等高效查找）
int findShapeIndex(Shape** shapes, int count, const char* type) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        if (shapes[i] && strcmp(shapes[i]->type, type) == 0) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

// 删除函数
void deleteShape(Shape** shapes, int* count, int index) {
    if (index >= 0 && index < *count) {
        free(shapes[index]);
        shapes[index] = NULL;
        for (int i = index; i < *count - 1; i++) {
            shapes[i] = shapes[i + 1];
        }
        (*count)--;
    }
}

int main() {
    int capacity = 10;
    Shape** shapes = (Shape**)malloc(capacity * sizeof(Shape*));
    int count = 0;

    shapes[count++] = (Shape*)createTriangle(3.0, 4.0, 5.0);
    shapes[count++] = (Shape*)createRectangle(5.0, 10.0);
    shapes[count++] = (Shape*)createCircle(2.5);

    renderShapes(shapes, count);

    int index = findShapeIndex(shapes, count, "Rectangle");
    if (index != -1) {
        deleteShape(shapes, &count, index);
        printf("Rectangle deleted.\n");
    }

    renderShapes(shapes, count);

    freeShapes(shapes, count);
    free(shapes);

    return 0;
}

上述代码展示了如何使用C语言指针数组设计一个架构来管理不同类型的图形对象，实现渲染函数，并进行内存管理和对象的查找与删除操作。代码中的查找和删除操作可以根据实际需求进一步优化，例如使用哈希表来提高查找效率。

面试题：C语言指针数组在复杂图形渲染引擎中的应用

知识考点

面试题答案

设计思路

关键代码实现