C语言学习笔记-函数-优快云博客

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一、函数概述

函数是C语言的核心之一（因为还有一个核心是指针），了解函数有助于了解“面向过程”，未来学习“面向对象”的编程语言时，能够理解二者的差别。

二、函数思想

在初中数据就接触过函数，给定一个输入x，经过函数后会得到一个输出y，如下：

也就是说输入x就会得到所需要的y，而中间的函数就是设计出来完成某项目的的模块，当为了完成某个目标时，就会去使用这个函数。
同样，程序设计中也有这种思想，将完成某个功能的代码单独独立成模块，就是函数。而为了完成某个更大的目标，就会去调用这个函数。比如某个函数的功能是判断某个数是不是奇数，当需要判断时，调用这个函数即可。
所以面向过程的语言又叫结构化语言，而函数是结构化程序设计的核心。
在C语言中有且仅有一个主函数，也就是main函数，程序的执行永远都是从main函数开始，然后由main函数结束。允许主函数调用其他函数，但是不允许其他函数调用主函数。调用者被称为主调函数，被调用者则称为被调函数。允许函数自己调用自己，那就是函数的递归。

在实际项目中，每个人负责的模块有限，因此需要通过函数完成一部分功能，从而搭建起整个项目。函数在其中起到了模块化的作用。比如我们需要将用户的输入转化为小写字母，但随着项目的进行需要将输入转化为大写字母，如果没有函数，那么需要修改所有代码，但是有了函数，我们只需要修改完成这部分功能的函数即可，大大简化了开发时间。
面向过程语言最基本的单位不是语句，而是函数。

三、函数

函数分为有参函数和无参函数。

无参函数：主调函数在调用被调函数时，主调函数不向被调函数传递数据，简单来讲就是没有输入参数的函数，这种函数一般是用来执行某种特定的功能。比如延时函数，调用一次就延迟5s，不需要传入参数。无参函数可以有返回值，也可以没有返回值，一般以没有返回值居多。
有参函数：那就是只在调用过程中会有参数传递。一般情况下，有参函数会有返回值。

有参函数的基本格式如下：

函数类型 函数名(参数类型1 参数名1, 参数类型2 参数名2, …, 参数类型n 参数名n) {
	函数体;
}

3.1 形参和实参

看下面的例子

#include <stdio.h>

void swap(int x, int y){
    int temp;
    temp =y;
    y = x;
    x = temp;
    printf("x = %d, y = %d", x, y);
    return;
} 

int main(){
    int a = 3, b = 4;
    swap(a, b);
    return 0;
}

形参：上述在定义swap()函数时，括号内的x和y就是形式参数，简称形参。
实参：上述主函数中的a和b为实际参数，也就是是实际传给函数的参数，简称实参。实参可以是常量、变量或表达式，但是必须有确定的数值，在调用时将实参传递给形参，也叫赋值给形参。

注意：

定义函数时，必须指定形参的类型
实参与形参的个数必须相等
实参与形参的类型要相同或兼容，最好是相同。如果不相同则实参按照形参的类型转化，因为实参传递给形参，本质上是实参赋值给形参。

其实实参和形参是总结出来的，弄明白实参和形参实际上是值传递即可。C语言中，只能由实参传给形参，不能由形参传回给实参。
因此执行被调函数时，形参的值发生改变，并不会影响主调函数中实参的值。而在计算机中，没有出现函数调用时，形参并不占用内存中的储存单元。只有调用时，形参才会分配储存单元，调用结束后，形参所占用的储存空间会被释放。

3.2 函数的返回值

函数可以有返回值，也可以没有返回值，上述交换两个数的例子就是没有返回值。
函数的返回值类型在定义函数时就要确定下来，return语句中表达式的类型应该要与定义函数时制定的返回值类型一致。如果不一致，则以定义函数时的返回值类型为准。
函数的返回值是怎么传递给主调函数的呢？
被调函数运行结束后才会返回主调函数，但是被调函数运行结束后系统给被调函数分配的内存空间就会释放。也就是说，return返回的值在被调函数运行结束后就被释放了。
这个时候就需要临时变量，实际上计算机在执行return语句时，系统会在内部自动创建一个临时变量，然后将return返回的值赋值给这个临时变量。所以虽然被调函数运行结束后，return的返回值被释放掉了，但是有这个临时变量可以将值传递给主调函数。而定义函数时**指定的函数返回值类型实际上就是指定这个临时变量的类型**。这也是为什么当return语句中的表达式类型与函数返回值类型不同时，是将return类型转换成函数返回值类型的原因。因为在赋值运算中，当赋值运算符两边类型不相等时，是右边的类型会转换成左边的类型，然后在赋值给左边。

create temp value;    //被调函数return结束后，创建临时变量
temp value = return expression value;    //return的返回值赋值给临时变量
f(x) type = temp value;    //临时变量赋值给主调函数指定的类型

四、变量的作用域

变量按作用域可以分为局部变量和全局变量。
按照存储方式可以分为自动变量（auto），静态变量（static），寄存器变量（register），外部变量（extern）。

注：寄存器是CPU内部用来存储数据的区域，是一块小型存储区域，暂时存放参与运算的数据和结果，与内存一样，但是比内存要小得多。

4.1 局部变量

局部变量是指定义在“函数”内部的变量，只在本“函数”内有效。但实际上局部变量的作用范围准确说不是以函数来限定的，而是以大括号{}来限定的。只不过函数都是用大括号括起来了，所以才会这么说。比如下面的例子：

#include <stdio.h>

int main(void) {
	int a = 1, b = 2;
	{
		int c;
		c = a + b;
	}
	printf("c = %d\n", c);
	return 0;
}

以上程序会报错，如下：
报错描述
这是因为c是局部变量，出了大括号后，程序就不认识了，所以才会报错。

4.2 全局变量

局部变量定义在函数内部，那全局变量就是定义在函数外部。全局变量可以被整个C程序中所有函数共用。
当全局变量与局部变量名称相同时，全局变量补齐作用。如下：

#include <stdio.h>

int a = 10;

int main(void) {
	int a = 5;
	printf("a = %d\n", a);
	return 0;
}
//此时a的值为5

所以全局变量和局部变量最好不要重名。

注：

局部变量是在栈中分配的，而全局变量是在静态存储区中分配的
如果在静态存储区的变量没有初始化，系统会将它初始化为0

一般不建议使用全局变量，理由如下：

全局变量在程序整个过程中都占用存储单元，而局部变量仅在需要时才开辟存储单元
全局变量降低的程序的可移植性，因为全局变量跟程序中的所有函数都可能存在联系

4.3 自动变量

没有标明static的变量都是auto变量。存储在栈区。

4.4 静态变量

用static修饰过的局部变量就是静态局部变量。存储在静态存储区。
静态存储区主要存放静态数据和全局数据，静态存储区的数据会作用于整个程序。所以静态局部变量与普通局部变量不同。
静态局部变量仍然是局部变量，不是全局变量，仍然不能在它的作用范围之外使用。
静态全局变量指的是用static修饰的全局变量，修饰全局变量后，会限定全局变量的作用范围，使得该全局变量的作用域仅限于本文件中。也就是说其他文件不论通过什么方式都不能访问该全局变量。但是如果没有用static修饰，其他文件需要访问该全局变量时，只需要使用extern对该全局变量进行声明即可使用。

4.5 寄存器变量

无论是存储在静态存储区或栈区的变量，都是存储在内存中的。这部分的变量当程序需要使用某个变量时，计算机的CPU就会发出指令将该变量的值从内存中读取到CPU中，然后经过CPU处理后再讲结果数据写回内存。
但是CPU也有一部分地方可以用来存储数据，这个地方就是寄存器。虽然存储数据的量比内存小得多，但是读取数据的速度要快很多。计算机中硬件运行速度由快到慢如下：
寄存器>>>>缓存>>>>内存>>>>固态硬盘>>>>机械硬盘
基本格式如下：

register int a;

注：只有局部变量才能定义成寄存器变量

随着科技的发展，现在都有计算机自动分析分配了，简单说如果发现变量经常使用，计算会自动将该变量放到寄存器中。或者说即使你使用register声明了某个变量，但是寄存器满了，数据仍然会被放到内存中。

4.6 外部变量

外部变量是针对全局变量而言的，主要作用就是扩展全局变量的作用域，因为在实际编程中，程序是有多个c文件组成的。
假如在1.c中定义了全局变量a，如果2.c和3.c也想使用变量a，但是我们并不能在2.c和3.c中重新定义a，这样编译时会报“重复定义”的错误。所以我们会在2.c和3.c中分别声明外部变量，即在2.c和3.c中使用a之前做如下声明：