C语言基础学习 - 函数

1. 函数是什么

函数是一段可以重复使用的代码，用来独立地完成某个功能，它可以接收用户传递的数据，也可以不接收。接收用户数据的函数在定义时要指明参数，不接收用户数据的不需要指明，根据这一点可以将函数分为有参函数和无参函数。
将代码段封装成函数的过程叫做函数定义。
C语言中的函数分类 1) 库函数 2) 自定义函数

2. 库函数

库函数分为 1) 标准库函数 2) 第三方库函数
C语言常用的库函数有以下几种:

• IO函数
• 字符串操作函数
• 字符操作函数
• 内存操作函数
• 时间/日期函数
• 数学函数
• 其他库函数
  注意：
  但是库函数必须知道的一个秘密就是：使用库函数，必须包含 #include 对应的头文件。

3. 自定义函数

自定义函数和库函数一样，有函数名，返回值类型和函数参数。但是不一样的是这些都是我们自己来设计。这给程序员一个很大的发挥空间。
函数的组成:

ret_type fun_name(para1, * ){
 	statement;//语句项
}
ret_type 返回类型
fun_name 函数名
para1    函数参数

写一个具体的例子

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
// 求两个整数的最大值
// 函数定义
int Max(int x, int y) {
	if (x > y) {
		return x;
	}
	return y;
}
int main() {
	int a = 20, b = 30;
	int res = Max(20, 30);
	printf("%d", res);
	return 0;
}

函数只能定义一次, 但是调用可多次.
形参: 是 Max() 函数定义时得 x, y.
实参 : main()函数中对 Max() 函数调用时传进来的参数 a, b.
形参和实参的关系: 形参是实参的一份拷贝
实现一个函数完成两个整数的交换

void swap(int x, int y) {
	int temp = x;
	x = y;
	y = temp;
}
int main(){
	int a = 10; 
	int b = 20;
	Swap(a, b);
	printf("%d %d\n", a, b);
	return 0;
}

但是代码运行结束得实际效果和预期效果不一样, 事实上 a, b 的值并没有改变, 是因为对形参的更改是影响不到实参的, 那么怎么修改代码才能达到预期的结果呢?

• 函数返回值: 但是函数返回值只能有一个
• 取地址: 代码如下

void swap(int *x, int *y) {
	int temp = *x;
	*x = *y;
	*y = temp;
}
int main(){
	int a = 10; 
	int b = 20;
	Swap(&a, &b);
	printf("%d %d\n", a, b);
	return 0;
}

通过指针的方式完成, 上述代码可以达到预期结果.
注意:

• 函数内部修改形参无法对实参造成影响
• 必须要通过传指针的方式, 通过间接访问操作来修改函数外的变量
• 形如上面的代码片段使用指针作为参数并修改函数外部变量的操作, 把这样的参数称之为输出型参数

4. 函数调用

函数的调用有两种方式: 1) 传值 2) 传址

传值调用
函数的形参和实参分别占有不同内存块，对形参的修改不会影响实参。
传址调用

• 传址调用是把函数外部创建变量的内存地址传递给函数参数的一种调用函数的方式。
• 这种传参方式可以让函数和函数外边的变量建立起真正的联系，也就是函数内部可以直接操作函数外部的变量。

练习

1. 写一个函数可以判断一个数是不是素数。
2. 写一个函数判断一年是不是闰年。
3. 写一个函数，实现一个整形有序数组的二分查找。
4. 写一个函数，每调用一次这个函数，就会将 num 的值增加1。

// 1. 写一个函数可以判断一个数是不是素数。
void judge(int x) {
	if (x == 1||x<=0) {
		printf("%d不是素数\n", x);
		return 0;
	}
	for (int i = 2; i < x; i++) {
		if (x % i == 0) {
			printf("%d不是素数\n", x);
			return 0;
		}
	}
	printf("%d是素数\n", x);
}
// 2. 写一个函数判断一年是不是闰年。
int rn(int y) {
	if (y % 4 == 0 && y % 100 != 0) {
		printf("%d是闰年\n", y);
		return 0;
	}
	else if (y % 400 == 0) {
		printf("%d是世纪闰年\n", y);
		return 0;
	}
	else {
		printf("%d不是闰年\n", y);
		return 0;
	}
}
// 3. 写一个函数，实现一个整形有序数组的二分查找。
// 数组作为函数参数的时候,会隐式转化为指针(指向数组首元素的指针)
// 数组和指针应该是互不相干的概念. 但是在 C语言中可能不知何时就进行了转换
// int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1;
int search(int arr[],int to_find ,int size) {
	int left = 0;
	int right = size-1;	
	while (left <= right) {
		int mid = (left + right) / 2;
		if (to_find < arr[mid]) {
			right = mid - 1;
		}
		else if (to_find > arr[mid]) {
			left = mid + 1;
		}
		else {
			printf("找到了!\n");
			return 0;
		}
	}
	if (left > right) {
		printf("没到了!\n");
		return 0;
	}	
}
// 4. 写一个函数，每调用一次这个函数，就会将 num 的值增加1。
void func(int* x) {
	*x += 1; 
}

5. 函数的嵌套调用和链式访问

函数和函数之间可以根据实际的需求进行组合的，也就是互相调用的。

• 函数可以嵌套调用，但是不能嵌套定义。
  printf("%d", search(arr, 4, 2));
• 把一个函数的返回值作为另外一个函数的参数。

6. 函数的声明和定义

函数的声明

1. 告诉编译器有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。但是具体是不是存在，函数声明决定不了。
2. 函数的声明一般出现在函数的使用之前。要满足先声明后使用。
3. 函数的声明一般要放在头文件中的。

函数的定义

函数的定义是指函数的具体实现，交待函数的功能实现。

7. 函数递归

程序调用自身的编程技巧称为递归（ recursion）。
递归做为一种算法在程序设计语言中广泛应用。 一个过程或函数在其定义或说明中有直接或间接调用自身的一种方法，它通常把一个大型复杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解

递归策略

只需少量的程序就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。

递归的两个必要条件

1. 存在限制条件，当满足这个限制条件的时候，递归便不再继续。
2. 每次递归调用之后越来越接近这个限制条件

练习

练习1：接受一个整型值（无符号），按照顺序打印它的每一位。
例如：
输入：1234，输出 1 2 3 4.

//void func(int* x);
//接受一个整型值,按照顺序打印它的每一位 1234->1 2 3 4
void Print(int x) {
	if (x > 9) {
		Print(x / 10);
	}
	printf("%d\n", x % 10);
}

我们可以通过断点查看函数的调用情况, 如下图所示

练习2：编写函数不允许创建临时变量，求字符串的长度。
例如：
输入：shengqwer，输出 9.

//编写函数不允许创建临时变量,求字符串长度 
int Strlen(char str[]) {
	int size = 0;
	while (1) {
		if (str[i] == '\0') {
			return size;
		}
		else {
			size++;
		}
	}
}

上面的代码虽然可以求出字符串长度, 但是不满足题目要求, 创建了新的变量 size; 那么不创建新的变量如何得到字符串的长度? 递归可不可以实现呢? 看如下代码:

int Strlen(char str[]) {
	if (str[0] == '\0') {
		return 0;
	}
	//str:qwer, str+1: wer
	return 1 + Strlen(str + 1);
}

str + 1: 这里是什么意思呢?
假设 str 是字符串 “wang” , str + 1 就是字符串 “ang”;
同样我们可以通过断点查看函数的调用情况, 如下图所示:

练习3：求n的阶乘。

//求n的阶乘
int Factor(int num) {
	if (num == 1) {
		return 1;
	}
	return num * Factor(num - 1);
}

练习4：求第n个斐波那契数。

//求第n个斐波那契数
int fibo(int num) {
	if (num == 1 || num == 2) {
		return 1;
	}
	return fibo(num - 1) + fibo(num - 2);
}
int fibo1(int num) {
	if (num == 1 || num == 2) {
		return 1;
	}
	int a = 1;
	int b = 1;
	int temp = 0;
	while (num > 2) {
		temp = a + b;
		a = b;
		b = temp;
		num--;
	}
	return temp;
}

练习 4 给出了两种解决办法, 一种是递归, 一种是非递归.