C语言基础入门(六)

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为了给python写包开始学C的笔记专栏收录该内容

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十八、函数

18.1、定义与作用

在 C 语言中，函数（Function） 是程序的基本组成单元之一，用于将一段具有特定功能的代码封装起来，实现代码的模块化、复用性和可维护性。

通俗来讲，函数是一段能完成特定任务的独立程序代码，它可以接收输入（参数），对参数进行处理。如果需要返回值，就返回相应的结果。（输入参数 --- 处理参数 --- 返回结果（可有可无））

18.2、基本构成

函数返回值类型 函数名称 (参数列表) {
    函数主体
}

函数返回值类型：是指函数返回值的数据类型，但有些函数不需要返回值，这种情况下就使用void关键字
函数名称：用户自定义的函数名称（也叫函数标识符），遵循标识符命名规则
参数列表：函数接收的参数，可以是0个或多个
函数主体：函数要执行的任务代码

示例说明：

// 有返回值的函数，返回值类型是int
int add(int a, int b) {
    /*
        add：函数名称
        a： 第一个参数名称，类型为 int
        b： 第二个参数名称，类型为 int
    */
    int c = a + b;
    return c;  // 函数返回值，类型为 int
}


// 没有返回值的函数
void pt(int a) {
    printf("%d\n", a);
}

18.3、函数的声明

当您在一个源文件中定义函数且在另一个文件中调用函数时，函数声明是必需的。在这种情况下，您应该在调用函数的文件顶部声明函数。下面是函数声明的语法构成：

函数返回值类型 函数名称 (参数列表类型)

示例：声明一个函数add，接收两个整型参数

int add(int, int);

18.4、函数的定义

在声明函数之后，C 程序知道有这么一个函数的存在，但是不知道这个函数具体是用来做什么的。因此，函数的定义是必须的。下面是函数的定义示例，还是上面的add函数：

int add(int a, int b) // 这时需要注明参数类型和名称
{
    return a + b
}

18.5、函数的调用

创建 C 函数时，会定义函数做什么，然后通过调用函数来完成已定义的任务。当程序调用函数时，程序控制权会转移给被调用的函数。被调用的函数执行已定义的任务，当函数的返回语句被执行时，或到达函数的结束括号时，会把程序控制权交还给主程序。调用函数时，传递所需参数，如果函数返回一个值，则可以存储返回值。例如：

#include "stdio.h"

int add(int, int); // 函数声明

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    int c = add(a, b); // 函数的调用
    printf("%d\n", c); // 输出30
    return 0;
}

// 函数的定义
int add(int a, int b) {
    return a + b
}

十九、变量的作用域

在 C 语言中，变量的作用域指的是变量在程序中的可见范围，也就是在哪些地方可以访问该变量。理解变量的作用域对于编写结构清晰、不易出错的程序至关重要。它决定了：

在程序的哪些部分（比如函数内、文件内、全局等）可以访问该变量；
变量的生命周期（即变量存在的时间）通常也与作用域密切相关。

下面是C语言中按照变量作用域对变量进行分类整合而成的表格：

类型	说明	作用域	生命周期	存储位置
局部变量	定义在函数或代码块内部的变量	仅在定义它的函数/代码块内部可见	从进入函数/代码块开始，到退出时销毁	栈区
全局变量	定义在所有函数外部的变量	在整个程序（多个源文件）中可见（可能需要 extern 声明）	程序启动时创建，程序结束时销毁	静态存储区
静态局部变量	在函数内部用static 定义的变量	仅在定义它的函数内部可见，但生命周期贯穿整个程序运行期间	程序启动时创建，程序结束时销毁	静态存储区
静态全局变量	在函数外部用 static 定义的变量	仅在当前源文件中可见，其他文件不可见（即使使用 extern 也不行）	程序启动时创建，程序结束时销毁	静态存储区

19.1、局部变量

定义位置：函数内部或复合语句（如 { } 代码块）内部。
作用域：仅在定义它的函数或代码块内部有效，出了这个范围就无法访问。
生命周期：当函数被调用时创建，函数返回时销毁。
默认存储类别：自动（auto，通常可省略）

#include <stdio.h>

void test() {
    int x = 10;  // x 是局部变量，只在 test 函数里有效
    printf("x = %d\n", x);
}

int main() {
    test();
    // printf("%d", x);  // 错误！x 在这里不可见（未定义）
    return 0;
}

特点：

每次函数调用都会重新创建局部变量；
不同函数中可以定义同名局部变量，彼此互不影响；
若未初始化，值是随机（垃圾）值。

19.2、全局变量

定义位置：在所有函数外部定义的变量。
作用域：从定义的位置开始，一直到整个程序结束，在多个函数中都可以访问。
生命周期：程序启动时创建，程序结束时销毁。
默认存储类别：静态（static），但具有全局可见性。

#include <stdio.h>

int globalVar = 100;  // 全局变量

void func1() {
    printf("func1: globalVar = %d\n", globalVar);
}

void func2() {
    printf("func2: globalVar = %d\n", globalVar);
}

int main() {
    printf("main: globalVar = %d\n", globalVar);
    func1();
    func2();
    return 0;
}

特点：

所有函数都可以访问该变量；
如果局部变量与全局变量同名，局部变量优先（就近原则）；
全局变量一般用于多个函数共享的数据，但滥用会导致代码耦合性高，难维护；
若未初始化，默认值为 0（对静态/全局变量而言）。

19.3、静态局部变量

定义位置：在函数内部，使用关键字 static 定义。
作用域：仍然只在定义它的函数内部可见，和普通局部变量一样。
生命周期：程序运行开始时创建，程序结束时销毁，但它的值在函数多次调用之间保持不变（不会被销毁重置）。
存储位置：静态存储区（而非栈区）

#include <stdio.h>

void counter() {
    static int count = 0;  // 静态局部变量
    count++;
    printf("Count = %d\n", count);
}

int main() {
    counter();  // Count = 1
    counter();  // Count = 2
    counter();  // Count = 3
    return 0;
}

特点：

作用域仍局限在函数内；
但它的值在函数调用之间会保留（不会像普通局部变量那样每次都重新初始化）；
常用于统计、缓存等需要在多次调用间保持状态的场景；
若未显式初始化，默认值为 0。

19.4、静态全局变量

定义位置：在所有函数之外，使用 static修饰的变量。
作用域：仅在定义它的源文件（.c 文件）中可见，其他源文件无法访问，即使使用 extern也不行。
生命周期：程序启动时创建，程序结束时销毁。
用途：用于限制全局变量作用域，避免与其他文件的同名全局变量冲突，提高模块封装性

#include <stdio.h>

static int hiddenVar = 42;  // 仅在当前文件中可见

void show() {
    printf("hiddenVar = %d\n", hiddenVar);
}

特点：

用于实现文件内部的共享数据，但对其他文件不可见；
有利于避免命名冲突，提高代码封装和安全性。

二十、作用域相关规则

20.1、就近原则

#include <stdio.h>

int x = 10;  // 全局变量

int main() {
    int x = 20;  // 局部变量
    printf("x = %d\n", x);  // 输出 20，局部变量优先
    return 0;
}

如果局部变量与全局变量同名，函数内访问时优先使用局部变量。

20.2、extern存储类

如果要在其他源文件中访问某个全局变量，可以使用 extern 声明，但 不能用于访问 static 全局变量。

// 第一个文件 file1.c
int global = 100;

// 第二个文件 file2.c
extern int global;  // 声明这个全局变量在其他文件中定义
#include <stdio.h>

int main() {
    printf("%d\n", global);  // 输出 100
    return 0;
}