函数详解【一】

函数是什么

相信我们第一次了解函数是在数学中，C语言中也有函数，那你知道这个函数与其有什么区别吗？
维基百科中对函数的定义：子程序
在计算机科学中，子程序是一个大型程序中的某部分代码， 由一个或多个语句块组成。它负责完成某项特定任务，而且相较于其他代 码，具备相对的独立性。
一般会有输入参数并有返回值，提供对过程的封装和细节的隐藏。这些代码通常被集成为软件库。

“提供对过程的封装和细节的隐藏”怎么理解呢？
就好比 strlen 函数，用来求字符串长度，我们直接可以使用，但是我们无法得知是怎么实现运行的，因此说提供对过程的封装和细节的隐藏

C语言中函数的分类：

库函数

为什么会有库函数？

1. 我们知道在我们学习C语言编程的时候，总是在一个代码编写完成之后迫不及待的想知道结果，想把这个结果打印到我们的屏幕上看看。这个时候我们会频繁的使用一个功能：将信息按照一定的格式打印到屏幕上（printf）。
2. 在编程的过程中我们会频繁的做一些字符串的拷贝工作（strcpy）。
3. 在编程是我们也计算，总是会计算n的k次方这样的运算（pow）。

像上面我们描述的基础功能，它们不是业务性的代码。我们在开发的过程中每个程序员都可能用的到，为了支持可移植性和提高程序的效率，所以C语言的标准库中提供了一系列类似的库函数，方便程序员进行软件开发

因此，为了让大家更好的了解数量庞大的库函数，可以通过这个网址自行查询与使用
https://legacy.cplusplus.com/reference/
所谓“君子性非异也，善假于物也”，身为程序员，我们更应该学会用工具辅助我们学习

简单的总结，C语言常用的库函数都有：

1. IO函数
   input output 函数,如scanf,printf，getchar,putchar等
2. 字符串操作函数
   strlen strcmp
3. 字符操作函数
   大小写转化，字符分类
4. 内存操作函数
   memcpy memmove memset
5. 时间/日期函数
   time
6. 数学函数
   pow sqrt
7. 其他库函数

我们参照那个网址的文档，举例如何学习库函数

拷贝被source指向的字符串到destination指向的数组中，包含’\0’字符

parameters:形式参数
pointer :指针
指针指向被内容覆盖的目的地指向的数组

把原指针指向字符串拷贝到目标指针指向的空间中，最后把目标空间的起始地址返回回去

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[20] = { 0 };
	char arr2[] = "hello world";
	strcpy(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;

}

自定义函数

如果库函数能干所有的事情，那还要程序员干什么？
所有更加重要的是自定义函数。
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
这里的*是等等的意思

例如：写一个函数可以找出两个整数中的最大值。

#include <stdio.h>
//get_max函数的设计
int get_max(int x, int y)//因为a b都是整形，
//所以用两个int，把a b的值分别交给x y
{
 return (x>y)?(x):(y);
}
int main()
{
 int a = 3;
 int b = 5;
 int max = get_max(a, b);//把num1 mum2两个参数传到函数中
 printf("max = %d\n", max);//将函数get_max函数的返回值（最大值）打印出来
 return 0;
}

#include <stdio.h>
void test(void)
{
	printf("hello world\n");
}

int main()
{
	test();//括号里什么也没有，代表不需要传参
	return 0;
}

void test(void)，括号里的void代表函数不需要参数传过来，前面的void表示这个函数在调用完成后不需要返回值

再举个例子：
写一个函数可以交换两个整形变量的内容。
有人会这样写

#include <stdio.h>
void Swap(int x, int y)
{
	int tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	//输入
	scanf("%d %d", &a, &b);//3 5 
	//交换
	printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
	Swap(a, b);
	//输出
	printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);

	return 0;
}

swap函数，传参，进行交换，看似没问题，让我们看看结果


问题出在哪里呢？
我们看看运行情况

我们可以看到x,y的值被交换了，但是我们发现a和x，b和y的地址不一样，因此x,y的改变并没有对a,b产生影响
总结：当函数调用的时候，实参传递给形参，这时形参是实参的一份临时拷贝，对形参的修改不影响实参。

那我们需要怎么做呢？
我们可以用指针的方式

#include <stdio.h>
void Swap2(int* pa, int* pb)
{
	int tmp = *pa;//tmp = a;
	*pa = *pb;    //a=b
	*pb = tmp;    //b=tmp
}

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	//输入
	scanf("%d %d", &a, &b);//3 5 
	//交换
	printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
	Swap2(&a, &b);
	//输出
	printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);

	return 0;
}

a,x 和b,y地址分别相同，通过解引用操作，我们可以远程操作交换数字

那就会产生疑问了，为什么前面求a和b最大值不需要用地址？
因为在求较大值中，即便a,b和x,y地址不同，但是数值相同，通过a,b求出较大值后返回给了主函数中的max，并不用对a,b进行改变！
但是交换数值中，需要对通过函数的参数x,y交换a,b，换言之这里的a,b需要通过参数的改变改变它们自身，所以就得保证地址相同，因此用到了指针

函数的参数

实际参数（实参）：

真实传给函数的参数，叫实参。
实参可以是：常量、变量、表达式、函数等。

int max = get_max(a, b);//实参是变量a,b
int max = get_max(3, 5);//实参是常量
int max = get_max(3+5, 5);//实参是表达式
int max = get_max(get_max(3+5, 5), 5);//实参是函数

无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。

形式参数（形参）：

形式参数是指函数名后括号中的变量，因为形式参数只有在函数被调用的过程中才实例化（分配内存单元），所以叫形式参数。
形参在没有被调用前不占内存空间
形式参数当函数调用完成之后就自动销毁了。因此形式参数只在函数中有效。
形参实例化之后其实相当于实参的一份临时拷贝

函数的调用

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。

就好比求最大值最小值的代码，还有写交换两个数字的错误代码就是利用传值调用

传址调用

1. 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。
2. 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。
   用于交换两个数，涉及到形参修改实参

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。

篇幅问题，习题放到后面的博客讲解，如有需求，请挪步其它博客！