面试题：C语言中函数指针与回调机制在排序算法中的应用

Question

在C语言中，qsort函数使用了函数指针作为回调机制来实现通用的排序功能。请你编写一个使用qsort函数对整数数组进行降序排序的程序，并解释其中函数指针和回调机制是如何工作的。

Answer 1

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

// 比较函数，用于qsort实现降序排序
int compare(const void *a, const void *b) {
    return (*(int *)b - *(int *)a);
}

int main() {
    int arr[] = {5, 2, 9, 1, 5, 6};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    // 使用qsort进行降序排序
    qsort(arr, n, sizeof(int), compare);

    // 输出排序后的数组
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

函数指针和回调机制的工作原理

1. 函数指针：在C语言中，函数指针是一种指向函数的指针变量。qsort函数的原型为void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size, int (*compar)(const void *, const void *))，其中compar就是一个函数指针。它指向一个比较函数，该函数用于决定两个元素的顺序。
2. 回调机制：qsort函数在排序过程中，需要比较数组中的元素。它并不会直接知道如何比较具体类型的元素，而是通过调用传递进来的比较函数（即回调函数）来进行比较。在上述代码中，compare函数就是回调函数。qsort函数在需要比较两个元素时，会调用compare函数，并把指向这两个元素的指针作为参数传递给它。compare函数根据具体需求（这里是降序排序）比较这两个元素，并返回一个整数值来指示它们的顺序。qsort函数根据这个返回值来决定如何交换元素，从而实现排序。