C语言基础-函数

函数

1、函数的概念

• 我们对函数进行了简单的解释，函数（Function）是一段可以重复使用的代码，这是从整体上对函数的认识。

• C语言本身带了很多库函数，并分门别类地放在了不同的头文件中，使用时只要引入对应的头文件即可。

• 除了C语言自带的函数，我们也可以编写自己的函数，称为自定义函数（User-Defined
  Function）。自定义函数和库函数没有本质的区别，表现形式和使用方法一样，只是开发者不同而已。

2、如何编写和使用自己的函数。

2.1参数

函数的一个明显特征就是使用时带括号( )，必要的话，括号中还要包含数据或变量，称为参数（Parameter）。参数是函数需要处理的数据，
例如：

strlen(str1)用来计算字符串的长度，str1就是参数。

puts("hello")用来输出字符串，" hello "就是参数。

2.2返回值

既然函数可以处理数据，那就有必要将处理结果告诉我们，所以很多函数都有返回值（Return Value）。所谓返回值，就是函数的执行结果。
例如：

char str1[] = "C Language";
int len = strlen(str1);

strlen() 的处理结果是字符串 str1 的长度，是一个整数，我们通过 len 变量来接收。
函数返回值有固定的数据类型（int、char、float等），用来接收返回值的变量类型要一致。

3、自定义函数

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。
无参函数的定义
如果函数不接收用户传递的数据，那么定义时可以不带参数。如下所示：

返回值类型  函数名()
{

	函数体

}

说明：

*返回值类型可以是C语言中的任意数据类型，例如 int、float、char 等。
函数名是标识符的一种，命名规则和标识符相同。函数名后面的括号( )不能少。
函数体是函数需要执行的代码。即使只有一个语句，也要由{ }包围。
在函数体中使用return语句返回数据。

*例如，定义一个函数，计算1加到100的结果：

int sum()
{
 int i, sum=0;
for(i=1; i<=100; i++)
{
    sum+=i;
}
return sum;
}

计算结果保存在变量sum中，通过return语句返回。sum为int型，所以返回值类型也必须为int，要一一对应。
return是C语言中的一个关键字，只能用在函数中，用来返回处理结果。
函数不能嵌套定义，main 也是一个函数定义，要将 sum 放在 main 外面。函数必须先定义后使用，所以 sum 只能在 main 前面。

注意：
main 是函数定义，不是函数调用。当可执行文件加载到内存后，系统从 main 函数开始执行，也就是说，系统会调用我们定义的 main 函数。

无返回值函数

有的函数不需要有返回值，或者返回值类型不确定（很少见），那么用void表示，例如：

void hello()	
{
printf ("Hello,world\n");
 //没有返回值就不需要 return 语句
}

void是C语言中的一个关键字，表示空类型或无类型，绝大部分情况下也就意味着没有 return 语句。

有参函数的定义

如果函数需要接收用户传递的数据，那么定义时就要带参数。如下所示：

返回值类型  函数名(参数列表)
{
	函数体
}

用户数据通过“参数列表”传递给函数，供函数处理。
例如，定义一个函数求两个数中的最大值：

int max(int a, int b)
{
if (a>b)
{
    return a;
}
else
{
    return b;
}
}

• 参数（Parameter）本质上也是变量，定义时要指明参数类型和参数名称。
• 参数列表中可以定义一个或多个参数，多个参数之间用逗号,分隔。
• 参数列表中给出的参数可以在函数体中使用。

调用 max() 函数时可以直接传递整数：

int n = max(10, 20);

也可以传递变量：

int a = 10, b = 20;

int n = max(a, b);

也可以整数和变量一起传递：

int a = 10;
int n = max(a, 20);

变量 n 得到的值都是20。

函数定义时给出的参数称为形式参数，简称形参；
函数调用时给出的参数（传递的数据）称为实际参数，简称实参。
函数调用时，将实参的值传递给形参，相当于一次赋值操作。
注意：实参和形参的类型、数目必须一致。

定义max时，变量a、b的值都是未知的；
调用max时，分别将num1、num2的值传递给a、b，类似于：

a=num1;
b=num2;

1. return 语句可以有多个，可以在函数体的任意位置。
2. 在max中，根据 if 的判断结果来执行不同的 return 语句。
3. 函数一旦遇到 return 语句就返回（停止执行），后面的所有语句都不会被执行到，

例如：

int max(int a, int b)
{
	int n = (a>b) ? a : b;
	return n;
	printf("Function is performed\n");
}

第4行代码是多余的，永远没有执行的机会。

4、函数的参数与返回值

斜体样式如果把函数比喻成一台机器，那么参数就是原材料，返回值就是最终产品；函数的作用就是根据不同的参数产生不同的返回值。

函数的参数
形参：
在函数定义中出现的参数可以看做是一个占位符，它没有数据，只能等到函数被调用时接收传递进来的数据，所以称为形式参数，简称形参。
实参：
函数被调用时给出的参数包含了实实在在的数据，会被函数内部的代码使用，所以称为实际参数，简称实参。

形参和实参的功能是作数据传送，发生函数调用时，实参的值会传送给形参。

形参和实参有以下几个特点：

1. 形参变量只有在函数被调用时才会分配内存，调用结束后，立刻释放内存，所以形参变量只有在函数内部有效，不能在函数外部使用。

2. 实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的数据，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，所以应该提前用赋值、输入等办法使实参获得确定值。

3. 实参和形参在数量上、类型上、顺序上必须严格一致，否则会发生“类型不匹配”的错误。

   函数调用中发生的数据传送是单向的，只能把实参的值传送给形参，而不能把形参的值反向地传送给实参。
   因此在函数调用过程中，形参的值发生改变，而实参中的值不会变化。

【示例】计算 1+2+3+…+(n-1)+n 的值。

#include <stdio.h>
int sum(int n)
{
int i;
for(i=n-1; i>=1; i--)
{
    n+=i;
}
printf("The inner n =%d\n",n);
return n;
}

int main()
{
int m, total;
printf("Input anumber: ");
scanf("%d",&m);
total = sum(m);
printf("The outer m =%d \n", m);
printf("1+2+3+...+%d+%d = %d\n", m-1, m, total);
return 0;
}

运行结果：

Input a number: 100↙

The inner n = 5050

The outer m = 100

1+2+3+…+99+100 = 5050

通过 scanf 输入 m 的值，作为实参，在调用 sum 时传送给形参 n。
从运行情况看，输入 m 值为100，即实参 m 的值为100，把这个值传给函数 sum 时，形参 n 的初值也为100，在函数执行过程中，形参 n 的值变为 5050。函数运行结束后，输出实参 m 的值仍为100，可见实参的值不随形参的变化而变化。

函数的返回值

函数的返回值是指函数被调用之后，执行函数体中的程序段所取得的值，可以通过return语句返回。

return语句的一般形式为：
return 表达式;
或者：
return (表达式);

例如：

return max;

return a+b;

return (100+200);

函数中可以有多个 return 语句，但每次调用只能有一个return 语句被执行，所以只有一个返回值。

一旦遇到 return 语句，不管后面有没有代码，函数立即运行结束，将值返回。例如：

int func()
{
int a=100, b=200, c;
return a+b;
return a*b;
return b/a;
}

返回值始终 a+b 的值，也就是300。

没有返回值的函数为空类型，用void进行说明。例如：

void func()
{
printf("Hello world!\n");
}

一旦函数的返回值类型被定义为 void，就不能再接收它的值了。例如，下面的语句是错误的：

int a = func();

为了使程序有良好的可读性并减少出错，
凡不要求返回值的函数都应定义为 void 类型。

5、函数的声明与原型

C语言代码由上到下依次执行，原则上函数定义要出现在函数调用之前，否则就会报错。但在实际开发中，经常会在函数定义之前使用它们，这个时候就需要提前声明。

所谓声明（Declaration），就是告诉编译器我要使用这个函数，你现在没有找到它的定义不要紧，请不要报错，稍后我会把定义补上。

函数声明的格式非常简单，相当于去掉函数定义中的函数体再加上分号;，如下所示：

返回值类型  函数名( 类型 形参, 类型形参… );

也可以不写形参，只写数据类型：

返回值类型  函数名( 类型, 类型…);

函数声明给出了函数名、返回值类型、参数列表（参数类型）等与该函数有关的信息，称为函数原型（Function Prototype）。

函数原型的作用是告诉编译器与该函数有关的信息，让编译器知道函数的存在，以及存在的形式，即使函数暂时没有定义，编译器也知道如何使用它。

有了函数声明，函数定义就可以出现在任何地方了，甚至是其他文件、静态链接库、动态链接库等。

上节给出了计算sum = 1! + 2! + 3! + … + (n-1)! + n!的代码，这节我们稍作修改，将 factorial() 和 sum() 函数的定义放到 main() 函数后面，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
// 函数声明
long factorial(int n);  //也可以写作 long factorial(int);
long sum(long n);  //也可以写作 long sum(long);

int main()
{  
	printf("1!+2!+...+9!+10! = %ld\n", sum(10));
	return 0;
}

//求阶乘

long factorial(int n)
{
	int i;
	long result=1;
	for(i=1; i<=n; i++)
	{
    	result *= i;
    	}
    return result;
}

// 求累加的和

long sum(long n)
{
int i;
long result = 0;
for(i=1; i<=n; i++)
{ 
    //嵌套调用
    result +=factorial(i);
}
return result;
}

运行结果：

1!+2!+…+9!+10! = 4037913

我们知道，使用 printf()、puts()、scanf()、getchar() 等函数要引入 stdio.h 这个头文件，很多初学者认为 stdio.h 中包含了函数定义（也就是函数体），只要有了头文件程序就能运行。其实不然，头文件中包含的都是函数声明，而不是函数定义，函数定义都在系统库中，只有头文件没有系统库在链接时就会报错，程序根本不能运行。