C语言函数知识

函数

一.函数的概念

C语言引入函数（function）的概念，有些翻译为：子程序(更加准确⼀些)。
C语言中的函数就是⼀个完成某项特定的任务的一小段代码。这段代码有特殊的写法和调用方法。
C语言的程序其实是由无数个小的函数组合而成的，也可以说：一个大的计算任务可以分解成若干个较小的函数（对应较小的任务）完成。同时一个函数如果能完成某项特定任务的话，这个函数也是可以复用的，提升了开发软件的效率。
在C语言中有两类函数：

• 库函数
• 自定义函数

二.库函数

（一）标准库和头文件

C语言标准中规定了C语言的各种语法规则，C语言并不提供库函数；C语言的国际标准ANSI C规定了一些常用的函数的标准，被称为标准库，不同的编译器厂商根据ANSI提供的C语言标准就给出了一系列函数的实现。这些函数就被称为库函数。
前面内容中学到的printf、scanf都是库函数，库函数也是函数，不过这些函数已经是现成的，只要学会就能直接使用了。有了库函数，一些常见的功能就不需要程序员自己实现了，提升了效率；同时库函数的质量和执行效率上都更有保证。
各种编译器的标准库中提供了一系列的库函数，这些库函数根据功能的划分，都在不同的头文件中进行了声明。
库函数相关头文件：C标准库标头

（二）库函数的使用方法

库函数的学习和查看工具，例如：cplusplus.com
举例:sqrt

doublesqrt(doublex);//sqrt 是函数名//x 是函数的参数，表⽰调⽤sqrt函数需要传递⼀个double类型的值//double 是返回值类型 - 表⽰函数计算的结果是double类型的值

1.功能

Compute square root （计算平方根）
Returns the square root of x.（返回平方根）

2.头文件包含

库函数是在标准库中对应的头文件中声明的，所以库函数的使用，务必包含对应的头文件。

3.实践

4.库函数文档的一般格式

1. 函数原型
2. 函数功能介绍
3. 参数和返回类型说明
4. 代码举例
5. 代码输出
6. 相关知识链接

三.自定义函数

自定义函数更重要，也能给程序员写代码更多的创造性。

（一）语法形式

自定义函数和库函数是一样的，形式如下：

ret_typefun_name(形式参数){}

• ret_type是函数返回类型，返回类型可以是void，表示什么都不返回。
• fun_name是函数名，函数有了名字方便调用，所以函数名尽量要根据函数的功能起的有意义。
• 括号中放的是形式参数，函数的参数也可以是void，明确表示函数没有参数。如果有参数，要交代清楚参数的类型和名字，以及参数个数。
• {}括起来的是函数体，是完成计算的过程。

（二）举例

1，#include<stdio.h>2.intAdd(intx,inty)3.{4.returnx+y;5.}6.intmain()7.{8.inta=0;9.intb=0;10.scanf("%d %d",&a,&b);11.intc=Add(a,b);12.printf("%d",c);13.return0;14.}

四.形参和实参

在函数使用的过程中，把函数的参数分为，实参和形参，可以是值也可以是地址，本质上都是值。

（一）实参

实际参数就是真实传递给函数的参数。
例如：
上面代码第2~6行是Add函数的定义，有了函数后，在第11行调用Add函数时，传递给函数的参数a和b，称为实际参数，简称实参。

（二）形参

上面代码中，第2行定义函数的时候，在函数名Add后的括号中写的x和y，称为形式参数，简称形参。
实际上，如果只是定义了Add函数，而不去调用的话，Add函数的参数x和y只是形式上存在的，不会向内存申请空间，不会真实存在的，所以叫形式参数。形式参数只有在函数被调用的过程中为了存放实参传递过来的值，才向内存申请空间，这个过程就是形参的实例化。

（三）实参和形参的关系

实参是传递给形参的，它们之间是有联系的，但是形参和实参各自是独立的内存空间，互不干扰，所以参数名可以相同。
这个现象是可以通过调试来观察。请看下面的代码和调试演示:

在调试的时候可以观察到，x和y确实得到了a和b的值，但是x和y的地址和a和b的地址是不一样的，所以可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。

五.return语句

在函数的设计中，函数中有时会出现return语句，return语句使用的注意事项：

• return后边可以是一个数值，也可以是一个表达式，如果是表达式则先执行表达式，再返回表达式的结果。
• 函数返回类型是void的情况：1.直接写return，因为return后边也可以什么都没有，用于让函数提前返回; 2.直接不写return，用于只是执行函数内容的情况。
• return语句执行后，函数就彻底返回，后边的代码不再执行。
• return返回的值和函数返回类型不一致，系统会自动将返回的值隐式转换为函数的返回类型。
• 如果函数中存在if等分支的语句，则要保证每种情况下都有return返回，否则会出现编译错误。
• 函数的返回类型如果不写，编译器会默认函数的返回类型是int，不存在四舍五入，小数点后面直接截断。
• 函数写了返回类型，但是函数中没有使用return返回值，那么函数的返回值是未知的。

六.数组做函数参数

数组作为参数传递给函数，在函数内部对数组进行操作。
例如：写一个函数将一个整型数组的内容，全部置为-1，再写一个函数打印数组的内容。
基本的形式应该是这样的：

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};set_arr();//设置数组元素为-1Prinrt_arr();//打印数组return0;}

set_arr函数要能够对数组内容进行设置，就得把数组作为参数传递给函数，同时函数内部在设置数组每个元素的时候，也得遍历数组，需要知道数组的元素个数。所以我们需要给set_arr传递2个参数，一个是数组，另外一个是数组的元素个数。
print_arr也是一样的，只有拿到了数组和元素个数，才能遍历打印数组的每个元素。

#include<stdio.h>intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};size_tsz=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//元素个数set_arr(arr,sz);//设置数组元素为-1Prinrt_arr(arr,sz);//打印数组return0;}

数组传参的几个重点知识：

• 函数的形式参数要和函数的实参个数匹配
• 函数的实参是数组，形参也是可以写成数组形式的
• 形参如果是一维数组，数组大小可以省略不写
• 形参如果是二维数组，行可以省略，但是列不能省略
• C 语言所有参数都是值传递；数组传参时，传递的值是数组首元素地址，俗称地址传参，所以形参不会创建新的数组，即形参操作的数组和实参的数组是同一个数组。但是普通的数值传参，地址改变，是临时创建的的新的独立变量，出了函数就销毁了。

设计函数：

voidset_arr(intarr[],intsz){for(inti=0;i<sz;i++){arr[i]=-1;}}voidPrint_arr(intarr[],intsz){for(inti=0;i<sz;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n");}

七.嵌套调用和链式访问

（一）嵌套调用

嵌套调用就是函数之间的互相调用。
例如：假设计算某年某月有多少天，如果要函数实现，可以设计2个函数:

• is_leap_year()：根据年份确定是否是闰年
• get_days_of_month()：调用is_leap_year确定是否是闰年后，再根据月计算这个月的天数

#include<stdio.h>#include<stdbool.h>boolis_lead_year(inty){if((y%4==0)&&(y%100!=0)||(y%400==0)){returntrue;}else{returnfalse;}}intdays_of_month(inty,intm){intdays[]={0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12开头加个0，使下标和月份一致，则访问对应月份下标即可得对应天数intday=days[m];if(is_lead_year(y)&&m==2){day+=1;}returnday;}intmain(){intyear=0;intmonth=0;scanf("%d%d",&year,&month);intdays=days_of_month(year,month);printf("%d\n",days);return0;}

• main函数调用scanf、printf、get_days_of_month
• get_days_of_month函数调用is_leap_year

（二）链式访问

链式访问就是将⼀个函数的返回值作为另外⼀个函数的参数，像链条⼀样将函数串起来就是函数的链式访问。
例如：

//int printf ( const char * format, ... );printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。#include<stdio.h>intmain(){printf("%d",printf("%d",printf("%d",43)));//4321,return0;//先打印43，返回2，再打印2，返回1，再打印1。}

八.函数的声明和定义

（一）单个文件

C语言编译器对源代码进行编译时，是从第一行往下扫描的，当遇到函数调用的时候，并没有发现前面有该函数的声明，就会报出警告。
所以函数调用之前要先声明一下这个函数，声明函数要交代清楚：函数名，函数的返回类型和函数的参数。函数声明中参数只保留类型，省略掉名字也是可以的。函数的定义是一种特殊的声明。
如：

intis_leap_year(inty)；//y可省

（二）多个文件

代码比较多时，不会将所有的代码都放在一个文件中；往往会根据程序的功能，将代码拆分放在多个文件中。
一般情况下，函数的声明、类型的声明放在头文件（.h）中，函数的实现放在源文件（.c）文件中。
例如：
add.c

//函数的定义intAdd(intx,inty){returnx+y;}

add.h

//函数的声明intAdd(intx,inty);

test.c

#include<stdio.h>#include"add.h"//""包含自定义的头文件，< >包含标准库中头文件intmain(){inta=10;intb=20;//函数调⽤intc=Add(a,b);//因为包含了add.h头文件，而该头文件里有Add函数的声明，在调用之前有函数的声明，所以可以调用该函数。printf("%d\n",c);return0;}

（三）static和extern

static和extern都是C语言中的关键字。
static是“静态的”，可以用来：

• 修饰局部变量
• 修饰全局变量
• 修饰函数

extern用来声明外部符号。

在认识static和extern之前要了解一下：作用域和生命周期。
作用域（scope）是程序设计概念，一段程序代码中所用到的名字并不总是有效（可用）的，而限定这个名字的可用性的代码范围就是这个名字的作用域。

1. 局部变量的作用域是变量所在的局部范围。
2. 全局变量的作用域是整个工程（项目）。

生命周期指的是变量的创建(申请内存)到变量的销毁(收回内存)之间的一个时间段。

1. 局部变量的生命周期是：进入作用域变量创建，生命周期开始，出作用域生命周期结束。
2. 全局变量的生命周期是：整个程序的生命周期。

1.static修饰局部变量

static修饰局部变量改变了变量的生命周期，生命周期改变的本质是改变变量的存储类型。局部变量存储在内存的栈区，但是被static修饰后存储到了静态区。
存储在静态区的变量和全局变量是一样的，生命周期就和程序的生命周期一样了，只有程序结束，变量才销毁，内存才回收。但是作用域不变，还是只能在其局部范围内使用。
使用建议：未来一个变量出了函数后，还想保留值，等下次进入函数继续使用，就可以使用static修饰。

例如：
原函数：

#include<stdio.h>voidtest(){intn=10;n++;printf("%d ",n);}//此处为局部变量，进入这个函数，变量n创建，生命周期开始，打印后出函数，变量n销毁，生命周期结束intmain(){inti=0;for(i=0;i<5;i++){test();}//11 11 11 11 11}

static修饰后：

#include<stdio.h>voidtest(){staticintn=10;//static修饰局部变量改变了变量的⽣命周期,在出函数时，不销毁，还保留值，注：作用域不变，还是只能在其局部范围内使用n++;printf("%d ",n);}intmain(){inti=0;for(i=0;i<5;i++){test();}//11 12 13 14 15}

静态区的变量：初始化仅执行一次。
static int n = 10;这行代码，只有第一次调用 test 的时候，会发现它还没初始化，执行这条语句；之后就跳过这个初始化语句。

2.static修饰全局变量

⼀个全局变量被static修饰，则这个全局变量只能在本源文件内使用，不能在其他源文件内使用。
本质原因：全局变量默认具有外部链接属性，在外部的文件中想使用，只要适当的声明就可以使用；但是全局变量被static修饰之后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在自己所在的源文件内部使用了，其他源文件，即使声明了，也是无法正常使用的。
使用建议：如果一个全局变量，只想在所在的源文件内部使用，不想被其他文件发现，就可以使用static修饰。
例如：
test1:

inta=100;//test2中声明了，可以正常使用//static int a=100;//即使test2中声明了，也无法使用，在编译的时候会出现链接性错误。

test2:

#include<stdio.h>externinta;intmain(){printf("%d\n",a);return0;}

3.static修饰函数

static修饰函数和static修饰全局变量是一模一样的，一个函数在整个工程都可以使用，被static修饰后，只能在本文件内部使用，其他文件无法正常的链接使用了。
本质原因：函数默认具有外部链接属性，所以函数在整个工程中只要适当的声明就可以被使用。但是被static修饰后变成了内部链接属性，函数只能在自己所在源文件内部使用。
使用建议：一个函数只想在所在的源文件内部使用，不想被其他源文件使用，就可以使用static修饰。
例如：
test1:

intAdd(inta,intb){returna+b;}//test2中声明了，可以正常使用//static int Add(int a, int b)//{// return a + b;//}//即使test2中声明了，也无法使用，在编译的时候会出现链接性错误。

test2:

#include<stdio.h>externintAdd(inta,intb);intmain(){inta=0;intb=0;scanf("%d %d",&a,&b);printf("%d",Add(a,b));return0;}

4.extern声明外部符号

extern是用来声明外部符号的，如果一个全局的符号在test1文件中定义的，在test2文件中想使用，就可以使用extern进行声明，然后使用。
例如：
test1.c:

inta=100;

test2.c:

#include<stdio.h>externinta;//变量a定义在test1.c中，在test2.c文件中声明全局变量,整个test2.c工程都能使用voidtest()//定义一个无参数无返回值的函数，调用时，也能直接用全局变量{printf("3.a=%d\n",a);}intmain(){{printf("1.a=%d\n",a);}printf("2.a=%d\n",a);test();}//正常打印1.2.3.