【C/C++】qsort函数的使用方法和细节

函数概述

qsort 为quick sort的简写，意为快速排序，主要用于对各种数组的排序，在头文件stdlib.h中。
因为数组的元素可能是任何类型的，甚至是结构或者联合，所以必须高数函数qsort如何确定两个数组元素哪一个“更小”，这就需要我们给出比较的规则，即什么算大，什么算小。
通过编写比较函数可以为函数qsort提供这些信息。当给定两个指向数组元素的指针p和q时，比较函数必须返回一个整数。如果*p小于*q,那么返回的数为负数;如果*p等于*q,那么返回0.如果*p大于*q,返回正数。

函数原型

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

函数描述

函数的形式参数从左到右分别为：
指向要排序数组的第一个元素的指针base（如果只是要对数组的一段区域进行排序，那么要是base指向这段区域的第一个元素。）在一般情况下，base就是数组的名字；
nmemb是要排序元素的数量（不一定是数组中元素的数量）；
size是每个数组元素的大小，用字节来衡量；
compar为指向比较函数的指针。

比较函数的实现

比较函数的实现是qsort函数能否正确实现的重点。
编写比较函数并没有想象中的那么容易。函数qsort要求它的形式参数类型为void *，但我们不能通过void *型的指针访问数组的成员；我们需要指向要比较元素的类型的指针。为了解决这个问题，我们将在比较函数内部把p与q赋给相应对应类型的指针变量。由于常量指针不能赋值给变量。所以在声明对应指针变量时应该加上const关键字。
下面是一个比较整型数组的比较函数的例子。

    int compare(const void *p, const void *q)
    {
        const int *p1 = p;
        const int *q1 = q;
        if (*p1 < *q1)
            return -1;
        else if (*p1 == *q1)
            return 0;
        else
            return 1;
}

当然除了把用const指针变量的方法，还可以使用强制类型转换的方式来达到这个目的。

    int compare(const void *p,const void *q)
    {
        if(*(int *)p<*(int *)q)
            return -1;
        else if(*(int *)p==*(int *)q)
            return 0;
        else
            return 1;
    }

还可以进一步精简

    int compare(const void *p,const void *q)
    {
          return *(int *)p-*(int *)q;
    }

需要注意的点：比较元素是指针的比较函数的实现。

如果待比较的元素是指针（虽然我们一般不会比较指针的大小，但是我们经常需要对指针代表的空间比较大小，比如比较一个字符串数组的大小，每个字符串都由一个指针代表），那么比较函数的实现就比较麻烦了。
首先我们需要明确的是，比较函数中的两个指针必须要指向需要比较的两个元素。如果这两个元素是指针而不是一个实体，那么这两个指针应该是指向指针的指针。
这里我们以一个比较字符串的比较函数举例：

    int compare(const void *p,const void *q)
    {
        return strcmp(*(char **)p,*(char **)q);  
    }

9/25补充

昨天刷题的时候发现一个和qsort有关的坑。

如果在写cmp函数时使用return *(int *)p-*(int *)q;简写，而比较函数比较后返回的是一个int值，这种写法在比较元素是整型的时候没有什么问题，但是如果比较的元素是double时，那么返回值可能和实际值不一样了，例如如果两个实型数据分别是1.1和1.0，返回的结果会变成0，这时函数qsort会把它们当成相同的元素。

此时正确的写法应该是return *(double *)p>*(double *)q?1:0;。
参考博客：qsort函数排序各种类型的数据。