C语言学习之函数

1.函数的概念

函数（function）——⼦程序。

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语言的程序其实是有若干个函数组成的,也就是说一个大的任务可以拆成若干个函数来完成。

函数分为：自定义函数，库函数

2. 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ANSIC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。

有了库函数一些功能就不用自己实现了，提高了程序的开发效率，同时库函数保证了程序的执行效率。

可以在那里查到库函数呢？

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

cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary

2.2如何借助上面的链接来学习一个库函数呢？

2.2.1 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

2.2.2 头文件的包含

想要使用头文件务必先包含它的头文件，否则可能会出现一些问题——#include<头文件名>

2.2.3 文档的阅读

我们拿log函数来举例

1.函数的功能

2.函数的返回值

3.函数的参数

4.函数的使用例子

3. 自定义函数

3.1 函数的语法形式

函数自定义的一般格式

 ret_type fun_name(形参)
 {
 }

ret_type 函数的返回值类型

{} 里面放的是函数功能实现的语句

fun_name 是函数名

括号中放的是形式参数

我们可以形象的把函数比作一个工厂，我们给它提供原料（参数），并告诉他我们想要什么（如返回一个值、实现打印功能、实现两个数的互换），工厂通过自己的手段对原料进行加工（函数体内语句的实现）来完成我们的需求。

3.2 函数的举例

写一段函数实现两个数的交换

1.我们要完成两个数的交换，并不需要一个返回值，所以我们在函数返回值部分写void表示无返回值

2.我们要在函数内部对外部实参进行操作，需要用到实参的地址，因此参数类型为整形指针

3.代码的实现

void change(int* x,int* y)
{
    int tmp=*x;
    *x=*y;
    *y=tmp;
}
int main()
{
    int a=1;
    int b=2;
    change(&a,&b);
    return 0;
}

这样我们就可以很好地调用函数来实现交换功能了

4. 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

在上面的例子中我们调用change函数的时候传递的a和b就是实际参数。

实际参数就是真实传递给函数的参数。

4.2 形参

在上面函数定义的时候x和y就是形式参数。

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 实参和形参的关系

我们在调用函数的时候x和y得到了a和b的值，但是它们的地址却不一样(如果参数传的不是地址的话)

所以我们可以理解为形参是实参的⼀份临时拷贝。

5. 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。

• 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。

• 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。

6. 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。

那么我们想如果有一个1000000个元素的数组，在函数传参的时候再临时拷贝一份原数组是不是太占用内存了？

所以为了解决这个问题，数组在传参的时候其实是传递的数组的首元素地址

下面我们设置一个set_arr函数将数组的元素都设置为-1，由于需要对元素进行遍历，但又因为数组传递的是地址，我们无法在函数内部获取到数组的容量，因此我们需要人为的传一个数组容量过去，代码如下：

#include <stdio.h>
void set_arr(int arr[],int sz)
{
    int i=0;
    for(i=0;i<sz;i++)
    {
        arr[i]=-1;
    }
}
 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);

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

7. 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乐⾼玩具，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 arr[] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
	if (1 == is_leap_year(y))
	{
		arr[2] = 29;
	}
	return arr[m];
}

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

• 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。

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

printf函数的返回值是打印数字的个数

因此上面一行代码的结果是4321 

8. 函数的声明和定义

声明格式：可以简单的记为函数定义加个分号

函数的定义也是⼀种特殊的声明，所以如果函数定义放在调⽤之前也是可以的。

8.1 单个文件

C语⾔编译器对源代码进⾏编译的时候，从第⼀⾏往下扫描的，在函数调用的时候，如果在此之前没有相关的函数定义，代码就无法执行

如果加上函数声明就可以正常使用了

8.2 多个文件

⼀般在企业中我们写代码时候，代码可能⽐较多，不会将所有的代码都放在⼀个⽂件中；我们往往会 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，函数的实现是放在源⽂件（.c）⽂件中。

8.3 static 和extern

static 和 extern 都是C语⾔中的关键字。

static 是 静态的的意思，可以⽤来：

• 修饰局部变量

• 修饰全局变量 

• 修饰函数

extern 是⽤来声明外部符号的。

先了解一下作用域和生命周期的概念：

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。

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

8.3.1 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

8.3.2 static 修饰全局变量

⼀个全局变量被static修饰，使得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。

8.3.3 static 修饰函数

其实 static 修饰函数 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。