C语言——函数详解

C语言——函数详解

目录

1. 函数的概念

2. 库函数

3. ⾃定义函数

4. 形参和实参

5. return语句

6. 数组做函数参数

7. 嵌套调用和链式访问

一、函数的概念

数学中我们其实就见过函数的概念，比如：⼀次函数 y=kx+b ，k和b都是常数，给⼀个任意的x，就得到⼀个y值。
其实在C语言也引入函数（function）的概念，有些翻译为：子程序。
子程序这种翻译更加准确⼀些。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。这段代码是有特殊的写法和调用方法的。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语言中我们⼀般会见到两类函数：

• 库函数
• 自定义函数

二、库函数

2.1 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，那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。
我们前面内容中学到的 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，我们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，⼀定程度提升了效率；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，都在不同的文件中进行了声明。

2.2 库函数的使用方法

库函数的学习和查看⼯具很多，比如：
C/C++官方的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

例如： sqrt函数

代码演示：

double sqrt (double x）；
//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；

实践实例：
#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main()
{
	double d = 16.0;
	double r = sqrt(d);
	printf("%lf\n", r);
	return 0;
}

代码结果：

2.3 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

了解了库函数，我们的关注度应该聚焦在自定义函数上，自定义函数其实更加重要，也能给程序员写代码更多的创造性。

3.1 函数的语法形式

其自定函数和库函数是一样的，形式如下：

ret_type fun_name(形式参数）
{

}

其中：

• ret_type 是函数返回类型
• fun_name 是函数名
• 括号中放的是形式参数
• {}括起来的是函数体

3.2 函数的举例

写一个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。

代码演示：

#include <stdio.h>

1 int add(int x,int y)
2 {
3 	return x+y;
4 }

5 int main()
6 {
7	int a = 10;
8	int b = 10;
9	int r = add(a,b);
10	printf("%d",r);
11	return 0;
}

代码结果：

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。

4.1 实参

在上面代码中，第1 ~ 4 行是 Add 函数的定义，有了函数后，再第9行调用Add函数的。我们把第9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。实际参数就是真实传递给函数的参数。

4.2 形参

在上面代码中，第1 ~4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。
为什么叫形式参数呢？
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。

4.3 形参和实参的关系

根据代码调试：

我们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，所以我们可以理解为形参是实参的⼀份临时拷贝，即形参是有自己独立的空间的，对形参的修改不会影响实参。

五、return语句

在函数的设计中，函数中经常会出现return语句，这力讲⼀下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。
• return后边也可以什么都没有，直接写 return; 这种写法适合函数返回类型是void的情况。
• 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。
• return语句执行后，函数就彻底返回，后边的代码不再执行。
• 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。

六、数组做函数参数

在使用函数解决问题的时候，难免会将数组作为参数传递给函数，在函数内部对数组进行操作。
比如：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>

int main()
{
	int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	set_arr();//设置数组内容为-1
	print_arr();//打印数组内容
	return 0;
}

这里的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。仔细分析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>
int main()
{
 int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 // 数组在传参时会发生降级，传输的是地址，所以需要在外部求数组的元素个数。
 set_arr(arr, sz);//设置数组内容为-1
 print_arr(arr, sz);//打印数组内容
 return 0;
}

数组作为参数传递给了set_arr 和 print_arr 函数了，那这两个函数应该如何设计呢？

这里我们需要知道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；
• 数组传参，形参是不会创建新的数组的；
• 形参操作的数组和实参的数组是同⼀个数组；

根据上述信息，我们就可以实现两个函数：

void set_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;	
	for(i=0; i<sz; i++)
	{
		arr[i] = -1;
	}
}

void print_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for(i=0; i<sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

七、嵌套调用和链式访问

7.1 嵌套调用

嵌套调用就是函数之间的互相调用，每个函数就像⼀个乐高零件，正是因为多个乐高的零件互相无缝的配合才能搭建出精美的高玩具，也正是因为函数之间有效的互相调用，最后写出来了相对大型的程序。
假设我们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

int is_leap_year(int y)
{
	if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
	return 1;
	else
	return 0;
}

int get_days_of_month(int y, int m)
{
	int days[] = {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
	int day = days[m];
	if (is_leap_year(y) && m == 2)
	day += 1;
	return day;
}

int main()
{
	int y = 0;
	int m = 0;
	scanf("%d %d", &y, &m);
	int d = get_days_of_month(y, m);
	printf("%d\n", d);
	return 0;
}

这⼀段代码，完成了⼀个独立的功能。代码中反应了不少的函数调用：

• main 函数调用scanf 、 printf 、 get_days_of_month
• get_days_of_month 函数调用 is_leap_year
  未来的稍微大一些代码都是函数之间的嵌套调用，但是函数是不能嵌套定义的

7.2 链式访问

所谓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。

代码演示：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int len = strlen("abcdef");//1.strlen求⼀个字符串的⻓度
	printf("%d\n", len);//2.打印⻓度 
	return 0;
}

前⾯的代码完成动作写了2条语句，把如果把strlen的返回值直接作为printf函数的参数呢？这样就是⼀个链式访问的例子了。

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问
	//strlen的返回值作为printf的参数
	return 0;
}