C语言学习系列--＞【函数】详细

前言

本篇文章，介绍函数，函数的使用，会使你的代码实现更多功能并且让人看得清楚。

一、函数概述

1. 讲一段经常使用的代码给封装起来，减少代码重复使用
2. 个⼤的计算任务可以分解成若⼲个较
   ⼩的函数（对应较⼩的任务）完成。同时⼀个函数如果能完成某项特定任务的话，这个函数也是可以复⽤的，提升了开发软件的效率。

二、库函数

2.1标准库和头函数

库函数相关头⽂件：https://zh.cppreference.com/w/c/header

2.2库函数使用方法

C/C++官⽅的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header

cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

2.3 库函数文档的一般格式

1. 函数原型
2. 函数功能介绍
3. 参数和返回类型说明
4. 代码举例
5. 代码输出
6. 相关知识链接

三、自定义函数

只知道库函数是远远不够的，有些功能需要我们自己创建一个函数来去实现，标准库函数里面没有。

3.1 语法

ret_type fun_name(形式参数)
{
}

•ret_type 是函数返回类型
• fun_name 是函数名
• 括号中放的是形式参数
• {}括起来的是函数体

•ret_type 是⽤来表⽰函数计算结果的类型，有时候返回类型可以是 void ,表⽰什么都不返回
• fun_name 是为了⽅便使⽤函数；就像⼈的名字⼀样，有了名字⽅便称呼，函数有了名字⽅便调⽤，所以函数名尽量要根据函数的功能起的有意义。
• 函数的参数就相当于，⼯⼚中送进去的原材料，函数的参数也可以是 void ，明确表⽰函数没有参数。如果有参数，要交代清楚参数的类型和名字，以及参数个数。
• {}括起来的部分被称为函数体，函数体就是完成计算的过程。

3.2 代码示例

#include <stdio.h>
//函数
int add(int num1, int num2){  //返回值类型为int，传入两个int型参数num1和num2
    int sum = num1 + num2;  //函数内执行语句
    return sum;  //将执行语句后的值返回，该值的数据类型为int
}
int main(){
    int a, b;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    int c = add(a, b);  //定义一个与add函数返回值相同的int类型的变量c来接收返回值
    printf("%d\n", c);  //输出该值
    printf("%d", add(a, b));  //直接输出返回值
    return 0;
}

函数的参数部分需要交代清楚：参数个数，每个参数的类型是啥，形参的名字叫啥。

四、形参和实参

函数的参数分为形参和实参

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
  int z = 0;
  z = x + y;
  return z;
}
int main()
{
  int a = 0;
  int b = 0;
  //输⼊
  scanf("%d %d", &a, &b);
  //调⽤加法函数，完成a和b的相加
  //求和的结果放在r中
  int r = Add(a, b);
  //输出
  printf("%d\n", r);
  return 0;
}

4.1 实参

我们把第17⾏调⽤Add函数时，传递给函数的参数a和b，称为实际参数，简称实参。实际参数就是真实传递给函数的参数。

4.2 实参

第2⾏定义函数的时候，在函数名 Add 后的括号中写的 x 和 y ，称为形式参数，简称形参。

形参实参关系：可以理解为形参是实参的⼀份临时拷⻉。

五、return语句

• return后边可以是⼀个数值，也可以是⼀个表达式，如果是表达式则先执⾏表达式，再返回表达式的结果。
• return后边也可以什么都没有，直接写 return; 这种写法适合函数返回类型是void的情况。
• return返回的值和函数返回类型不⼀致，系统会⾃动将返回的值隐式转换为函数的返回类型。
• return语句执⾏后，函数就彻底返回，后边的代码不再执⾏。
• 如果函数中存在if等分⽀的语句，则要保证每种情况下都有return返回，否则会出现编译错误。

六、数组作为函数的参数

写⼀个函数对将⼀个整型数组的内容，全部置为-1，再写⼀个函数打印数组的内容。

基本形式

#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  set_arr();//设置数组内容为-1
  print_arr();//打印数组内容
  return 0;
}

set_arr函数和print_arr函数我们要实现它们各自的功能，所以我们要对这两个函数写代码。

void set_arr(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    arr[i] = -1;
  }
}

void print_arr(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  printf("\n");
}

小Tips：

• 函数的形式参数要和函数的实参个数匹配

• 函数的实参是数组，形参也是可以写成数组形式的

• 形参如果是⼀维数组，数组⼤⼩可以省略不写

• 形参如果是⼆维数组，⾏可以省略，但是列不能省略

• 数组传参，形参是不会创建新的数组的

• 形参操作的数组和实参的数组是同⼀个数组

七、嵌套调用和链式访问

7.1 嵌套调用

嵌套调⽤就是函数之间的互相调⽤，每个函数就⾏⼀个乐⾼零件，正是因为多个乐⾼的零件互相⽆缝的配合才能搭建出精美的乐⾼玩具，也正是因为函数之间有效的互相调⽤，最后写出来了相对⼤型的程序。

code示例

计算某年某⽉有多少天？

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
int is_leap_year(y) {
  if ((y % 4 == 0 && y % 100 != 0) || (y % 400 == 0)) {
    return 1;
  }
  else return -1;
}
int get_days_of_month(y, m) {
  int days[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };    //从0开始，是为了使得数组下标正好和月份对应
  int day = days[m];
  if ((is_leap_year(y)) && m == 2) 
    day +=1;
  return day;
} 
int main() {
  int y, m;
  scanf("%d%d", &y, &m);
  int d = get_days_of_month(y, m);
  printf("%d\n", d);
  return 0;
}

• is_leap_year()：根据年份确定是否是闰年

• get_days_of_month()：调⽤is_leap_year确定是否是闰年后，再根据⽉计算这个⽉的天数

• main 函数调⽤ scanf 、 printf 、 get_days_of_month

• get_days_of_month 函数调⽤ is_leap_year

未来的稍微⼤⼀些代码都是函数之间的嵌套调⽤，但是函数是不能嵌套定义的。

7.2 链式访问

概述

链式访问就是将⼀个函数的返回值作为另外⼀个函数的参数，像链条⼀样将函数串起来就是函数的链式访问。

#include <stdio.h>
int main()
{
  printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问
  return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
 return 0;
}

第二个代码我们需要明白printf返回的是什么？

int printf ( const char * format, ... );

printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。

上⾯的例⼦中，我们就第⼀个printf打印的是第⼆个printf的返回值，第⼆个printf打印的是第三个printf的返回值。

第三个printf打印43，在屏幕上打印2个字符，再返回2

第⼆个printf打印2，在屏幕上打印1个字符，再放回1

第⼀个printf打印1

所以屏幕上最终打印：4321

八、函数的定义和声明

8.1 单个文件

⼀般我们在使⽤函数的时候，直接将函数写出来就使⽤了。

比如写一个判断一年是否是闰年的函数：

#include <stido.h>

//判断⼀年是不是闰年

int is_leap_year(int y)
{
  if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))
    return 1;
  else
    return 0;
}
int main()
{
  int y = 0;
  scanf("%d", &y);
  int r = is_leap_year(y);
  if (r == 1)
    printf("闰年\n");
  else
    printf("⾮闰年\n");
  return 0;
}

函数的调⽤⼀定要满意，先声明后使⽤；

函数的定义也是⼀种特殊的声明，所以如果函数定义放在调⽤之前也是可以的。

8.2 多个文件

⼀般在企业中我们写代码时候，代码可能⽐较多，不会将所有的代码都放在⼀个⽂件中；我们往往会根据程序的功能，讲代码拆分放在多个⽂件中。

⼀般情况下，函数的声明、类型的声明放在头⽂件（.h）中，函数的实现是放在原⽂件（.c）⽂件中。

//add.c
//函数的定义
int Add(int x, int y)
{
  return x + y;
}

//add.c
//函数的声明
int Add(int x, int y);

//test.c
#include <stdio.h>
#include "add.h"
int main()
{
  int a = 10;
  int b = 20;
  //函数调⽤
  int c = Add(a, b);
  printf("%d\n", c);
  return 0;
}

有了函数声明和函数定义的理解，我们写代码就更加⽅便了。

8.3 static和extern

概述

static 和 extern 都是C语⾔中的关键字。

static是 静态的 的意思，可以⽤来：

• 修饰局部变量

• 修饰全局变量

• 修饰函数

extern是⽤来声明外部符号的。

==作⽤域（scope）==是程序设计概念，通常来说，⼀段程序代码中所⽤到的名字并不总是有效（可⽤）的，⽽限定这个名字的可⽤性的代码范围就是这个名字的作⽤域。

1. 局部变量的作⽤域是变量所在的局部范围。
2. 全局变量的作⽤域是整个⼯程。

⽣命周期指的是变量的创建(申请内存)到变量的销毁(收回内存)之间的⼀个时间段。

3. 局部变量的⽣命周期是：进⼊作⽤域⽣命周期开始，出作⽤域⽣命周期结束。

4. 全局变量的⽣命周期是：整个程序的⽣命周期。

8.3.1 static 修饰局部变量

//代码1
#include <stdio.h>
void test()
{
  int i = 0;
  i++;
  printf("%d ", i);
}
int main()
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 5; i++)
  {
    test();
  }
  return 0;
}
//代码2
#include <stdio.h>
void test()
{
  //static修饰局部变量
  static int i = 0;
  i++;
  printf("%d ", i);
}
int main()
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 5; i++)
  {
    test();
  }
  return 0;
}

对⽐代码1和代码2的效果:

代码1的test函数中的局部变量i是每次进⼊test函数先创建变量（⽣命周期开始）并赋值为0，然后++，再打印，出函数的时候变量⽣命周期将要结束（释放内存）。

代码2中，我们从输出结果来看，i的值有累加的效果，其实test函数中的i创建好后，出函数的时候是不会销毁的，重新进⼊函数也就不会重新创建变量，直接上次累积的数值继续计算。

结论：static修饰局部变量改变了变量的⽣命周期，⽣命周期改变的本质是改变了变量的存储类型，本来⼀个局部变量是存储在内存的栈区的，但是被static修饰后存储到了静态区。存储在静态区的变量和全局变量是⼀样的，⽣命周期就和程序的⽣命周期⼀样了，只有程序结束，变量才销毁，内存才回收。但是作⽤域不变的。

使⽤建议：未来⼀个变量出了函数后，我们还想保留值，等下次进⼊函数继续使⽤，就可以使⽤static修饰。

8.3.2 static修饰全局变量

代码1

//add.c
int g_val = 2018;
//test.c
#include <stdio.h>
extern int g_val;
int main()
{
  printf("%d\n", g_val);
  return 0;
}

代码2

//add.c
static int g_val = 2018;
//test.c
#include <stdio.h>
extern int g_val;
int main()
{
  printf("%d\n", g_val);
  return 0;
}

extern 是⽤来声明外部符号的，如果⼀个全局的符号在A⽂件中定义的，在B⽂件中想使⽤，就可以使⽤extern进⾏声明，然后使⽤。

代码1正常，代码2在编译的时候会出现连接性错误。

结论：

⼀个全局变量被static修饰，使得这个全局变量只能在本源⽂件内使⽤，不能在其他源⽂件内使⽤。本质原因是全局变量默认是具有外部链接属性的，在外部的⽂件中想使⽤，只要适当的声明就可以使⽤；但是全局变量被static修饰之后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在⾃⼰所在的源⽂件内部使⽤了，其他源⽂件，即使声明了，也是⽆法正常使⽤的。

使⽤建议：

如果⼀个全局变量，只想在所在的源⽂件内部使⽤，不想被其他⽂件发现，就可以使⽤static修饰。

8.3.3 static 修饰函数

代码1

//add.c
int Add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
//test.c
#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
  printf("%d\n", Add(2, 3));
  return 0;
}

代码2

//add.c
static int Add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
//test.c
#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
  printf("%d\n", Add(2, 3));
  return 0;
}

代码1是能够正常运⾏的，但是代码2就出现了链接错误。

其实static 修饰函数和static修饰全局变量是⼀模⼀样的，⼀个函数在整个⼯程都可以使⽤，被static修饰后，只能在本⽂件内部使⽤，其他⽂件⽆法正常的链接使⽤了。

本质是因为函数默认是具有外部链接属性，具有外部链接属性，使得函数在整个⼯程中只要适当的声明就可以被使⽤。但是被static修饰后变成了内部链接属性，使得函数只能在⾃⼰所在源⽂件内部使⽤。

使⽤建议：

⼀个函数只想在所在的源⽂件内部使⽤，不想被其他源⽂件使⽤，就可以使⽤static修饰。