C语言——函数

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文章标签： c语言算法笔记

于 2024-09-05 11:22:11 首次发布

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函数的概念

函数（子程序）：C语⾔中完成某项特定任务的⼀⼩段代码。

常见函数：库函数⾃定义函数

库函数

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，但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。

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：https://zh.cppreference.com/w/c/header

库函数的使⽤⽅法

C/C++官⽅的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

比如：sqrt

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

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
 double d = 16.0;
 double r = sqrt(d);
 printf("%lf\n", r);
 return 0;
}
//输出4.000000

库函数⽂档的⼀般格式

函数原型
函数功能介绍
参数和返回类型说明
代码举例
代码输出
相关知识链接

自定义函数

语法形式

⾃定义函数和库函数形式相同：

ret_type fun_name(形式参数)
{ 
}

ret_type 是函数返回类型（函数计算结果的类型），返回类型可以是 void ，表⽰什么都不返回
fun_name 是函数名，为了⽅便使⽤函数，尽量根据函数的功能，起的有意义
函数可以没有参数，（void）如果有参数，要交代清楚参数的类型和名字以及参数个数
{ }括起来的部分是函数体，函数体就是完成计算的过程

比如使用Add函数完成2个整型变量的加法操作：

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
 int z = 0;
 z = x+y;
 return z;
}
int main()
{
 int a = 0;
 int b = 0;
 //输⼊
 scanf("%d %d", &a, &b);
 //调⽤加法函数，完成a和b的相加
 //求和的结果放在r中
 int r = Add(a, b);
 //输出
 printf("%d\n", r);
 return 0;
}

Add函数可以简化为以下形式：

int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}

实参和形参

以上面的代码举例：

1 #include <stdio.h>
2 int Add(int x, int y)
3 {
4 int z = 0;
5  z = x+y;
6  return z;
7 }
8
9 int main()
10 {
11  int a = 0;
12  int b = 0;
13  //输⼊
14  scanf("%d %d", &a, &b);
15  //调⽤加法函数，完成a和b的相加
16  //求和的结果放在r中
17  int r = Add(a, b);
18  //输出
19  printf("%d\n", r);
20  return 0;
21 }

实参

实际参数就是真实传递给函数的参数。第2~7⾏是 Add 函数的定义，第17⾏调⽤Add函数。在第17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。

形参

第2⾏定义函数时，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。

如果只定义了 Add 函数，⽽不去调⽤， 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。

实参和形参的关系

虽然实参是传递给形参的，但是形参和实参各⾃是独⽴的内存空间。

这个现象是可以通过调试来观察，比如下⾯的代码和调试演⽰：

1 #include <stdio.h>
2 int Add(int x, int y)
3 {
4 int z = 0;
5  z = x+y;
6  return z;
7 }
8
9 int main()
10 {
11  int a = 0;
12  int b = 0;
13  //输⼊
14  scanf("%d %d", &a, &b);
15  //调⽤加法函数，完成a和b的相加
16  //求和的结果放在r中
17  int r = Add(a, b);
18  //输出
19  printf("%d\n", r);
20  return 0;
21 }

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⻉。

return语句

return后边是⼀个数值或者表达式，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

数组作函数参数

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。

#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。所以需要给set_arr传递2个参数，⼀个是数组，另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。

数组作为参数传递给了set_arr 和 print_arr 函数：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 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，形参也可以写成数组形式
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，形参不会创建新的数组
形参操作的数组和实参的数组是同⼀个数组

现在就可以实现这两个函数：

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");
}

嵌套调用和链式访问

嵌套调用

定义：函数之间的互相调用

比如要计算某年某月有多少天，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;
 }

上面的代码中：

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

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

链式访问

定义：将⼀个函数的返回值作为另外⼀个函数的参数

#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;
 }

通过链式访问可以把strlen的返回值直接作为printf函数的参数

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问 
 return 0;
 }

再比如下面的代码：

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
 return 0;
 }

printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。所以屏幕上最终打印：4321

函数的声明和定义

单个文件

正常情况下，函数的定义应该在函数调⽤之前，如果我们将函数的定义放在函数的调⽤后边，系统这时候会发出警告，因为从第⼀⾏往下扫描时，当遇到第7⾏的函数调⽤的时候，并没有发现前⾯有 is_leap_year的定义。

#include <stido.h>
 int main()
 {
 int y = 0;
 scanf("%d", &y);
 int r = is_leap_year(y);
 if(r == 1)
 printf("闰年\n");
 else
 printf("⾮闰年\n");
 return 0;
 }//判断⼀年是不是闰年
 
int is_leap_year( int y)
 {
 if (((y%4 ==0)&&(y% 100!=0)) || (y% 400==0))
 return 1;
 else
 return 0;
 }

这时候是在函数调⽤之前应该先声明⼀下 is_leap_year is_leap_year这个函数，声明函数只要交代清楚：函数名，函数的返回类型和函数的参数。如： int is_leap_year ( int y )；

 #include <stido.h>

 int is_leap_year( int y )；//函数声明 

 int main()
 {
 int y = 0;
 scanf("%d", &y); 
 int r = is_leap_year(y);
 if(r == 1)
 printf("闰年\n");
 else
 printf("⾮闰年\n");
 return 0;
 }//判断⼀年是不是闰年
 
 int is_leap_year( int y )
 {
 if
 (((y%4 ==0 )&&(y%100!=0 )) || (y% 400==0 ))
 return 1;
 else
 return 0;
 }

多个文件

一般情况下，函数的声明、类型的声明放在头⽂件（.h）中，函数的实现是放在源⽂件（.c）⽂件中。如下：

add.c

 //函数的定义
 int Add(int x, int y)
 {
 return x+y;
 }

add.h

 //函数的声明 
int Add(int x, int y);

test.c

 #include <stdio.h>
 #include "add.h"
 int main()
 {
 int a = 10;
 int b = 20; //函数调⽤
 int c = Add(a, b);
 printf("%d\n", c);
 return 0;
 }

关键字static 和extern

作⽤域（scope）是程序设计概念，通常来说，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。

局部变量的作⽤域是变量所在的局部范围
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。

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。
全局变量的⽣命周期是：整个程序的⽣命周期。

static 修饰局部变量

 //代码1
#include <stdio.h>
 void test()
 {
 int i = 0;
 i++;
 printf("%d ", i);
 }

 int main()
 {
 int i = 0;
 for(i=0; i<5; i++)
 {
 test();
 }
 return 0;
 }

输出：1 1 1 1 1

 //代码2 
#include <stdio.h>
 void test()
 {
 //static修饰局部变量 
 static int i = 0;
 i++;
 printf("%d ", i);
 }

 int main()
 {
 int i = 0;
 for(i=0; i<5; i++)
 {
 test();
 }
 return 0;
 }

输出：1 2 3 4 5

代码1的test函数中的局部变量i是每次进⼊test函数先创建变量（⽣命周期开始）并赋值为0，然后 ++，再打印，出函数的时候变量⽣命周期将要结束（释放内存）。

代码2中，我们从输出结果来看，i的值有累加的效果，其实test函数中的i创建好后，出函数的时候是不会销毁的，重新进⼊函数也就不会重新创建变量，直接上次累积的数值继续计算。

结论：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了变量的存储类型，本来⼀个局部变量是存储在内存的栈区的，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。但是作⽤域不变的。

使⽤建议：未来⼀个变量出了函数后，我们还想保留值，等下次进⼊函数继续使⽤，就可以使⽤static 修饰。

static 修饰全局变量

代码1

add.c

 int g_val = 2018

test.c

 #include <stdio.h>
 extern int g_val;
 int main()
 {
 printf("%d\n", g_val);
 return 0;
 }

代码2

add.c

static int g_val = 2018;

test.c

 #include <stdio.h>
 extern int g_val;
 int main()
 {
 printf("%d\n", g_val);
 return 0;
 }

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

代码1正常，代码2在编译的时候会出现链接性错误。

结论：⼀个全局变量被static修饰，那么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。本质原因是全局变量默认是具有外部链接属性的，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。

extern 修饰函数

代码1

add.c

int Add(int x, int y) 
{ 
return x+y;
}

test.c

#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y); 
int main() 
{
printf("%d\n", Add(2, 3)); 
return 0; 
}

代码2

add.c

 static int Add(int x, int y)
 {
 return x+y; 
 }

test.c

#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y); 
int main() 
{ 
printf("%d\n", Add(2, 3)); 
return 0; 
}

代码1是能够正常运⾏的，代码2出现了链接错误。

因为 static 修饰函数和 static 修饰全局变量⼀模⼀样，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。本质是因为函数默认是具有外部链接属性，具有外部链接属性，使得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，使得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。