【C语言-函数1】

什么是函数

数学中我们常见到函数的概念。但是你了解C语言中的函数吗?

子程序

在计算机科学中，子程序(英语:Subroutine, procedure, function, routine, method, subprogram, callable unit)，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。

C语言中函数的分类

1. 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语言的基础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。

那怎么学习库函数呢? 这里我们简单的看看:http://www.cplusplus.com

库函数是C语言标准中约定好的，由编译器的厂商提供实现

C语言标准规定：

函数的功能- 字符串的长度

函数名- strlen

参数- const char*str

返回类型- size_t

简单的总结，

C语言常用的库函数都有:

IO函数

C语言提供了一组标准的输入输出（I/O）函数，用于读取输入和输出结果。这些函数包括：

1. printf()：用于格式化输出到标准输出设备（通常是终端）。
2. scanf()：用于从标准输入设备（通常是键盘）读取输入并按指定格式进行解析。
3. getchar()：用于从标准输入设备读取单个字符。
4. putchar()：用于将单个字符输出到标准输出设备。
5. gets()：用于从标准输入设备读取一行字符串（不安全，不推荐使用）。
6. puts()：用于将字符串输出到标准输出设备并自动添加换行符。
7. fgets()：用于从文件或标准输入设备读取一行字符串（更安全的替代gets()）。
8. fputs()：用于将字符串输出到文件或标准输出设备。

这些函数都属于stdio.h头文件中定义的标准I/O函数。除了上述函数，C语言还提供了其他一些用于文件操作的函数，如fopen()、fclose()、fread()、fwrite()等。

字符串操作函数

在语言中，字符串是以字符数组的形式的，C语言提供了一常用的字符串操作函数，用于对字符串进行处理和操作。以下是一些常见的C语言字符串操作函数：

1. strlen(s)：返回字符串s的长度（不包括空字符'\0'）。

2. strcpy(dest, src)：将字符串src复制到dest中，并返回dest。

3. strncpy(dest, src, n)：将字符串src的前n个字符复制到dest中，并返回dest。

4. strcat(dest, src)：将字符串src连接到dest的末尾，并返回dest。

5. strncat(dest, src, n)：将字符串src的前n个字符连接到dest的末尾，并返回dest。

6. strcmp(s1, s2)：比较字符串s1和s2的大小，返回整数值表示比较结果。

7. strncmp(s1, s2, n)：比较字符串s1和s2的前n个字符的大小，返回整数值表示比较结果。

8. strchr(s, c)：在字符串s中搜索字符c的第一次出现位置，并返回指向该位置的指针。

9. strrchr(s, c)：在字符串s中搜索字符c的最后一次出现位置，并返回指向该位置的指针。

10. strstr(s1, s2)：在字符串s1中搜索子串s2的第一次出现位置，并返回指向该位置的指针。

11. strtok(str, delimiters)：将字符串str按照分隔符delimiters进行分割，并返回分割后的子串。

这些字符串操作函数可以帮助我们处理和操作字符串，如获取字符串长度、复制字符串、连接字符串、比较字符串、查找字符或子串等。需要注意的是，在使用这些函数之前，需要包含相应的头文件（如string.h）。下面是一个简单的示例程序，演示了如何使用一些字符串操作函数：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str1[20] = "Hello";
    char str2[20] = "World";
    printf("Length of str1: %d\n", strlen(str1));
    strcpy(str1, str2);
    printf("After strcpy, str1: %s\n", str1);
    strcat(str1, " ");
    strcat(str1, "C Language");
    printf("After strcat, str1: %s\n", str1);
    if (strcmp(str1, str2) == 0) {
        printf("str1 and str2 are equal\n");
    } else {
        printf("str1 and str2 are not equal\n");
    }
    char *ptr = strchr(str1, 'C');
    if (ptr != NULL) {
        printf("Found 'C' at position: %ld\n", ptr - str1);
    }
    char *token = strtok(str1, " ");
    while (token != NULL) {
        printf("Token: %s\n", token);
        token = strtok(NULL, " ");
    }
    return 0;
}

此程序展示了strlen()、strcpy()、strcat()、strcmp()、strchr()和strtok()函数的使用，可以运行并观察输出结果。

字符操作函数

1. isalpha(c)：判断字符c是否为字母。
2. isdigit(c)：判断字符c是否为数字。
3. isalnum(c)：判断字符c是否为字母或数字。
4. islower(c)：判断字符c是否为小写字母。
5. isupper(c)：判断字符c是否为大写字母。

这些函数都是以单个字符作为参数，并返回一个非零值（真）或零值（假）来表示判断结果。它们通常用于字符的验证和转换操作，可以帮助程序员处理和操作字符数据。在使用这些函数之前，需要包含相应的头文件（如ctype.h）

内存操作函数  

C语言提供了一组内存操作函数，用于对内存进行操作和管理。以下是一些常用的C语言内存操作函数：

1. memcpy(dest, src, n)：将源内存区域src的前n个字节复制到目标内存区域dest中。
2. memmove(dest, src, n)：将源内存区域src的前n个字节复制到目标内存区域dest中，可以处理内存重叠的情况。
3. memset(ptr, value, n)：将指针ptr指向的内存区域的前n个字节设置为指定的值value。
4. memcmp(ptr1, ptr2, n)：比较两个内存区域ptr1和ptr2的前n个字节，返回一个整数值表示比较结果。
5. memchr(ptr, value, n)：在指针ptr指向的内存区域的前n个字节中搜索指定的值value，并返回指向该值的指针。
6. calloc(num, size)：为num个大小为size的连续内存块分配空间，并将其初始化为0，返回指向分配内存的指针。
7. malloc(size)：分配大小为size的连续内存块，并返回指向分配内存的指针。
8. realloc(ptr, size)：重新分配指针ptr指向的内存块的大小为size，并返回指向重新分配内存的指针。
9. free(ptr)：释放之前通过malloc()、calloc()或realloc()函数分配的内存块。

这些函数可以用于动态内存管理、内存复制、内存比较和内存设置等操作。需要注意的是，在使用这些函数时，需要包含相应的头文件（如string.h、stdlib.h）。

下面是一个简单的示例程序，演示了如何使用一些内存操作函数：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    char str1[] = "Hello";
    char str2[10];
    memcpy(str2, str1, strlen(str1)+1);
    printf("Copied string: %s\n", str2);
    memset(str2, '*', strlen(str2));
    printf("After memset: %s\n", str2);
    int arr1[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int arr2[5];
    memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
    printf("Copied array: ");
    for (int i = 0; i < sizeof(arr2)/sizeof(arr2[0]); i++) {
        printf("%d ", arr2[i]);
    }
    printf("\n");
    int* ptr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    if (ptr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        ptr[i] = i + 1;
    }
    printf("Dynamically allocated array: ");
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");
    free(ptr);
    return 0;
}

此程序展示了memcpy()、memset()、malloc()和free()函数的使用，可以运行并观察输出结果。

时间/日期函数

例如time()、strftime()用于时间和日期的获取和格式化。

time.h是C/C++中的日期和时间头文件。用于需要时间方面的函数。下面分享time.h头文件中几个常用函数的用法：

数学函数  

例如sqrt()、sin()用于数学运算和三角函数计算。

abs()函数 函数原型： int abs(int i)

功能： 求整数的绝对值

labs()函数 函数原型：long labs(long i)

功能：求长型整数的绝对值

fabs()函数 函数原型：double fabs(float i)

功能：求浮点数的绝对值

floor()函数 函数原型：double floor(double x)

功能：求不大于x的最大整数

ceil()函数 函数原型：double ceil(double x)

功能：求不小于x的最小整数

sqrt()函数 函数原型：double sqrt(double x)

功能：求x的平方根。

log()函数 函数原型：double log(double x)

功能：求x的自然对数

log10()函数 函数原型：double log10(double x)

功能：求x的常用对数

pow()函数 函数原型：double pow(double x,double y)

功能：求x的y次方

pow10()函数 函数原型：double pow(double x)

功能：求10的x次方

exp()函数 函数原型：double exp(double x)

功能：求e的x次方

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版权声明：本文为CSDN博主「辉小歌」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_46527915/article/details/105011484

其他库函数

例如fopen()、fwrite()用于文件的打开和写入操作。

注:

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。

这里对照文档来学习上面几个库函数，目的是掌握库函数的使用方法。

如何学会使用库函数?

需要全部记住吗?No

需要学会查询工具的使用:

MSDN(Microsoft Developer Network)

www.cplusplus.com http://en.cppreference.com(英文版)

http://zh.cppreference.com(中文版)

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:

函数名 参数 返回类型 函数体

我们举一个例子:

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) {
    return (x>y)?(x):(y);
}
int main() {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    int max = get_max(num1, num2);
    printf("max = %d\n", max);
    return 0;
           }

再举个例子:

写一个函数可以交换两个整形变量的内容。

#include <stdio.h>
//实现成函数，但是不能完成任务 
void Swap1(int x, int y) {
    int tmp = 0;
    tmp = x;
    x = y;
    y = tmp;
}
//正确的版本
void Swap2(int *px, int *py) {
    int tmp = 0;
    tmp = *px;
    *px = *py;
    *py = tmp;
}
int main() {
    int num1 = 1;
    int num2 = 2;
    Swap1(num1, num2);
    printf("Swap1::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
    Swap2(&num1, &num2);
    printf("Swap2::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
    return 0;
}

Swap1 调用的时候，将实参传递给形参

形参其实是实参的一份临时拷贝

对形参的修改不会影响实参

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。

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。

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。

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。

C语言中有布尔类型 （C99引入）

——Bool类型的变量只有两种取值 true和false

#include <stdbool.h>

函数的嵌套调用和链式访问

嵌套调用

#include <stdio.h>
void new_line()
{
    printf("hehe\n");
}
void three_line()
{
    int i = 0;
    for(i=0; i<3; i++)
    {
        new_line();
    }
}
int main() {
    three_line();
return 0; }

函数可以嵌套调用，但是不能嵌套定义。

链式访问

把一个函数的返回值作为另外一个函数的参数。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char arr[20] = "hello";
int ret = strlen(strcat(arr,"bit"));//这里介绍一下strlen函数 printf("%d\n", ret);
return 0;
}
#include <stdio.h>
int main() {
printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43))); //结果是啥? //注:printf函数的返回值是打印在屏幕上字符的个数 return 0;
}