C语言之函数

简介: C语言之函数

一、函数的概念

数学中我们其实就见过函数的概念,比如:⼀次函数 y=kx+b ,k和b都是常数,给⼀个任意的x,就得到⼀个y值。其实在C语言也引入函数(function)的概念,有些翻译为:子程序,子程序这种翻译更加准确⼀些。 C语言中的函数就是⼀个完成某项特定的任务的⼀小段代码。这段代码是有特殊的写法和调用方法的。C语言的程序其实是由无数个小的函数组合而成的,也可以说:⼀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。 C语言中⼀般会见到两类函数:库函数    自定义函数

二、库函数和自定义函数

标准库和头文件

C语言标准中规定了C语言的各种语法规则,C语言并不提供库函数;C语言的国际标准ANSIC规定了一些常用的函数的标准,被称为标准库,那不同的编译器⼚商根据ANSI提供的C语言标准就给出了⼀系列函数的实现。这些函数就被称为库函数。各种编译器的标准库中提供了⼀系列的库函数,这些库函数根据功能的划分,都在不同的头文件中进行了声明。

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

自定义函数

了解了库函数,自定义函数其实更加重要,也能给程序员写代码更多的创造性。

函数的语法形式

其实自定义函数和库函数是⼀样的,形式如下:

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

可以把函数想象成小型的⼀个加工厂,工厂得输入原材料,经过工厂加工才能生产出产品,那函 数也是⼀样的,函数⼀般会输入⼀些值(可以是0个,也可以是多个),经过函数内的计算,得出结 果。

• 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。

return语句

return语句在函数的设计中,函数中经常会出现return语句,return语句使用的注意事项。

• 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。

给函数取名:Add,函数Add需要接收2个整型类型的参数,函数计算的结果也是整型。 所以根据上述的分析写出函数:

#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;
}

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。

三、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;
}

形参

在上面代码中,第2~7行是 Add 函数的定义,有了函数后,再第17行调用Add函数的。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

实参

在上面代码中,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。 实际上,如果只是定义了 Add 函数,而不去调用的话, Add 函数的参数 x 和 y 只是形式上存在的,不会向内存申请空间,不会真实存在的,所以叫形式参数。形式参数只有在 函数被调用的过程中为了存放实参传递过来的值,才向内存申请空间,这个过程就是形式的实例化。

实参和形参的关系

实参是传递给形参的,他们之间是有联系的,但是形参和实参各自是独立的内存空间。

在调试的时候可以观察到,x和y确实得到了a和b的值,但是x和y的地址和a和b的地址是不⼀样的,所 以我们可以理解为形参是实参的⼀份临时拷贝。  

四、数组做函数参数

在使⽤函数解决问题的时候,难免会将数组作为参数传递给函数,在函数内部对数组进⾏操作。 比如: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。基本的形式应该是这样的:

#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;
}

这⾥的set_arr函数要能够对数组内容进⾏设置,就得把数组作为参数传递给函数,同时函数内部在设 置数组每个元素的时候,也得遍历数组,需要知道数组的元素个数。所以需要给set_arr传递2个参数,⼀个是数组,另外⼀个是数组的元素个数。分析print_arr也是⼀样的,只有拿到了数组和元 素个数,才能遍历打印数组的每个元素。  

数组作为参数传递给了set_arr和print_arr函数了,那这两个函数应该如何设计呢?这⾥需要知道数组传参的几个重点知识:

• 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根据上述的信息,就可以实现这两个函数:

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");
}

五、 嵌套调用和链式访问

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。

设计算某年某月有多少天,要函数实现,可以设计2个函数: • 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

int is_leap_year(int y)
{
 if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
 return 1;
 else
 return 0;
}
int get_days_of_month(int y, int m)
{
 int days[] = {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
 int day = days[m];
 if (is_leap_year(y) && m == 2)
 day += 1;
 
 return day;
}
int main()
{
 int y = 0;
 int m = 0;
 scanf("%d %d", &y, &m);
 int d = get_days_of_month(y, m);
 printf("%d\n", d);
 return 0;
}

main函数调用 scanf 、 printf 、 get_days_of_month   • get_days_of_month函数调用is_leap_year 但是函数是不能嵌套定义的。  

链式访问

所谓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()
{
 int len = strlen("abcdef");//1.strlen求⼀个字符串的⻓度 
 printf("%d\n", len);//2.打印⻓度  
 return 0;
}

上面的代码完成动作写了2条语句,如果把strlen的返回值直接作为printf函数的参数呢 这样就是⼀ 个链式访问了。

六、函数的声明和定义

单个文件

⼀般在使用函数的时候,直接将函数写出来就使用了。

将函数的定义放在函数的调用后边,如下:

#include <stdio.h>
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;
}
//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;
}

在VS2022上编译,会出现下面的警告信息:

这是因为C语言编译器对源代码进行编译的时候,从第⼀行往下扫描的,当遇到第7行的is_leap_year 函数调用的时候,并没有发现前面有is_leap_year的定义,就报出了上述的警告。 怎么解决这个问题呢?就是函数调用之前先声明⼀下is_leap_year这个函数,声明函数只要交代清 楚:函数名,函数的返回类型和函数的参数。 如:int is_leap_year(int y);这就是函数声明,函数声明中参数只保留类型,省略掉名字也是可以的。

#include <stdio.h>
int is_leap_year(int y);//函数声明 
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;
}
//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;
}

代码变成这样就能正常编译了

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。

多个文件

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。

七、总结

在 C 语言中,函数是一段具有特定功能的可重用代码块。

• 参数传递:可以接收数据(参数)来进行具体的处理操作。

• 结果返回:能够返回一个值(或通过指针等方式返回多个值),将处理结果传递给调用它的部分。

• 代码复用:通过定义和调用函数,避免了代码的重复编写,提高了编程效率。

• 流程控制:有助于对程序的执行流程进行更好的组织和划分,使程序逻辑更加简洁和有条理。

• 可扩展性:方便对功能进行修改和扩展,而不影响程序的其他部分。

• 独立性:具有一定的独立性,其内部的实现细节可以对外部隐藏,只通过接口(参数和返回值)与外界交互。

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