一、函数的概念

       “函数”早已是我们在数学中常见的概念了。在数学当中，给定一个x的值，可以对应求出y值。在c语言中，也有“函数”的概念，它就是一个完成某些特定功能的代码。实际上，c语言程序就是由一个个函数组成的，我们最常使用的main函数也是函数。

函数可以分为库函数和自定义函数，我们首先讨论库函数。

二、库函数

1.标准库和头文件

c语言的国际标准ANSI C规定了一些常用函数的标准，这些标准就被称为标准库。之后，不同的编译器就根据这些标准完成了这些函数的实现，这些函数就被称为库函数。比如，printf,scanf就是库函数。这些函数是已经由编译器厂商写好的，我们直接使用就可以了。当然，库函数是由标准库的头文件当中存在的，所以在使用之前需要包含相应的头文件。

以下网站可以帮助学习c语言库函数：

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

https://zh.cppreference.com/w/c/header

2.库函数的使用举例

       接下来我们尝试使用库函数来计算一个数的平方根。

c语言库函数中计算平方根的函数原型：double sqrt（double x）;

它所包含的头文件：math.h

代码实现：

#include <stdio.h>
#include <math.h> //引入头文件
 
int main()
{
    double n = 2.0;
    printf("%lf\n", sqrt(n));//函数使用
    return 0;
}

运行结果：

三、自定义函数

       在了解了库函数之后，我们学习自定义函数。自定义函数就是自己写自己用的函数。对于一个程序员来说，自定义函数比库函数更加重要。因为要完成一个大型工作，仅仅有库函数是不够的，要学会自己创造函数实现功能。

1.函数的定义

函数的定义方法如下：

函数返回类型    函数名 （形式参数）

{

       函数体

}

函数返回类型：用于表示函数的计算结果的数据类型，如果什么都不返回，则返回类型为void。

函数名：就像定义变量时的变量名一样，需要调用这个函数，就要使用这个函数的函数名。为了提高程序的可读性，函数名一般都是能够体现函数功能的词语。

函数体：函数运算过程的代码，用大括号括起来。

形式参数：需要在函数体中使用的变量，在定义时要写形式参数的数据类型和变量名。形式参数可以有一个，也可以有多个（定义时中间用逗号隔开），也可以没有（形式参数就是void）。

我们可以将函数想象成一个工厂，形式参数就是原材料，经过加工（函数体），然后产出产品（函数返回类型）。

2.函数的声明

函数的声明方法如下：

函数返回类型    函数名 （形式参数）;

在同一源文件下，函数的定义部分写在主函数之前，函数声明就可以省略不写。如果要写函数声明，则将其置于主函数前，将函数定义至于主函数之后。

在多个文件下，函数声明写在.h头文件中，函数定义写在.c文件中。并且此.c文件需要引自己函数声明所在的头文件（自己的头文件用“”而不是<>）。

3.函数的调用举例

解下来我们写一个函数实现加法运算：

#include <stdio.h>
 
int add(int x, int y)//函数定义
{
    int sum = x + y;
    return sum;
}
 
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    int ret = add(a, b);//函数调用
    printf("%d\n", ret);
    return 0;
}

接下来我们会根据这个例子来继续延申函数相关知识和细节。

四、形参和实参

上述加法代码中，第14行调用了我们写的加法函数，在函数的调用过程中，我们将变量a和b写入括号，对应的位置是函数定义中的x和y。此时，a和b就称为实际参数（实参），x和y称为形式参数（形参）。形式参数只是形式上存在的，在被调用的过程中存放实参传递过来的值，此时形参才会申请内存空间。

       接下来我们在VS2022上调试观察：

可以看出，程序运行到函数体内时，x、y分别获得了a和b的值。但是注意：形式参数只是实际参数的一份临时拷贝，它们并不是使用同一块内存空间。如果你直接在函数体内改变形式参数的值，则无法影响实际参数。不过这也并不意味着无法修改实际参数。修改实参的方法我们在指针部分讲解。

五、return语句

       在函数体中，会经常出现return语句。这里将会介绍return语句的用法：

1.return语句之后可以是一个变量，常量或者表达式，表示函数此时返回一个值。这个返回值和函数返回类型是对应的。

2.return语句之后也可以什么都没有，表示不返回任何值，只是结束该函数运行。对于这种写法，函数返回类型是void。

3.return语句执行之后，函数就停止运行，之后函数体内的代码就不会执行。

六、嵌套调用

       嵌套调用指的就是一个函数的函数体内调用了另外一个函数，一个大型程序的完成是离不开嵌套调用的。举个例子：

写一个函数，打印1~100之间的素数。

分析：要打印1~100之间的素数，肯定要用循环遍历1~100之间的所有整数，如果其中某个数是素数，就打印。所以要写一个函数判断一个数是否是素数，再写一个函数负责判断和打印。

#include <stdio.h>
 
int isprime(int n)//判断一个数是不是素数
{
    if (n == 1)
    {
        return 0;
    }
    if (n == 2)//如果之前判断条件符合，则会退出函数，所以这里不需要写else
    {
        return 1;
    }
    int i = 0;
    for (i = 2; i < n; i++)
    {
        if (n % i == 0)//如果有数能被i整除，则该数不是素数，返回0
        {
            return 0;
        }
    }
    return 1;//循环结束还没有找到能整除的数，说明它是素数，返回1
}
 
void test()//打印1~100之间的所有素数
{
    int i = 0;
    for (i = 1; i <= 100; i++)//遍历1~100之间的数
    {
        if (isprime(i) == 1)//嵌套调用
        {
            printf("%d ", i);
        }
    }
}
 
int main()
{
    test();
    return 0;
}

运行结果：

七、链式访问

       链式访问指的就是将一个函数的返回值当作另一个函数的参数。这里举一个例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
    char str[] = "abcdef";
    printf("%zd\n", strlen(str));//strlen函数用于判断一个字符串的长度，返回类型为size_t，使用时要引头文件string.h
}

运行结果：

以上代码将strlen函数的返回值作为printf函数的参数，这就是链式访问。

八、static关键字

了解了函数的基本操作和使用之后，我们学习一个关键字：static。在学习之前我们先引入两个概念：变量的作用域和生命周期。

1.作用域和生命周期

作用域：一般来讲，一个变量被创建之后，它并不是在整个程序中都可以使用的，而限定这个变量可用性的代码范围就叫做这个变量的作用域。

1.局部变量的作用域是变量所在的局部范围（可以理解为所在的大括号内）。

2.全局变量的作用域是整个程序。

生命周期：指的是变量在创建到销毁之间的一个时间段。

1.局部变量的生命周期：从变量被创建开始，到程序运行出所在作用域结束。

2.全局变量的生命周期：整个程序从开始运行到结束运行的时间段，也是整个程序的生命周期。

2.static修饰局部变量

       static可以修饰局部变量。我们先看两段代码：

代码1：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int i = 0;
    for (i = 1; i <= 5; i++)
    {
        int a = 0;//a没有被static修饰
        printf("%d ", a);
        a++;
    }
    return 0;
}

运行结果：

代码2：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int i = 0;
    for (i = 1; i <= 5; i++)
    {
        static int a = 0;//a被static修饰
        printf("%d ", a);
        a++;
    }
    return 0;
}

运行结果：

上述两段代码显示了static修饰局部变量的效果。代码1在每次进入循环时都会定义一次变量并且赋初值为0，所以就算之后a自增，新的a值也不会被打印出来。而代码2中a在定义时被static修饰，之后每次进入循环，a都没有被重新定义，自增的效果就被打印出来了。

结论：static修饰局部变量时，改变了变量的生命周期，其本质是改变了变量的存储类型，也就是说本来a是存储在栈区，用static修饰之后它就存储在静态区。静态区的变量的生命周期和全局变量是一样的，所以它只定义了一次，之后不会被重新定义。不过，它的作用域没有被改变。

所以当我们需要在一个函数或者代码块中设置一个变量，这个变量在离开作用域时保留它的值，再次进入作用域时可以继续使用，就可以用static修饰了。

3.static修饰全局变量

       static可以修饰全局变量。由于这是一个全局变量，它的生命周期本来就是整个程序，可以猜到，这时static的用途就不一样了。

在一个多文件程序中，使用static修饰全局变量的本质是改变了该变量的链接属性（详情可以参考书籍《C和指针》），简单来说就是在其他文件中就无法使用该全局变量了，只能在当前文件使用它。

4.static修饰函数

       static可以修饰函数。与修饰全局变量相同，修饰函数则改变了函数的链接属性，使得这个函数只能在当前文件被调用。