C语言——E/函数

一、函数的概念

函数：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。

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，这个函数也是可以重复用的，提升了开发软件的效率。

在C语⾔中我们⼀般会⻅到两类函数：

• 库函数：是现成的函数，可以直接使用；

• 自定义函数：是没有需要创建的函数。

二、库函数

1、标准库和头文件

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。同时，库函数的学习不要着急⼀次性全部学会，慢慢学习，各个击破就行。
库函数相关头⽂件：https://zh.cppreference.com/w/c/header

2、库函数的使用方法

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

double sqrt (double x);//sqrt 是函数名//x 是函数的参数，表⽰调⽤sqrt函数需要传递⼀个double类型的值//double 是返回值类型 - 表⽰函数计算的结果是double类型的值

2.2.1 功能

Compute square root 计算平⽅根
Returns the square root of x.（返回平方根）

2.2.2 头文件包含

库函数是在标准库中对应的头文件中声明的，所以库函数的使用，务必包含对应的头⽂件。

2.2.3 实践

#include #include int main(){double d = 16.0;double r = sqrt(d);printf("%lf\n", r);return 0;}

2.2.4 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

1、函数的语法形式

ret_type fun_name(形式参数){ }

• ret_type 是函数返回类型：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；（写上返回类型，没有就写 void ，不然就默认返回 int）

• fun_name 是函数名：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；

• 括号中放的是形式参数：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。（明确参数，没有就写 void ，不然会出现随意参数就可调用）

• 功能：{ } 括起来的是函数体就是完成计算的过程。

2、函数的举例

例：写⼀个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。

S1：写出加法函数

int main(){int a = 0;int b = 0;//输⼊scanf("%d %d", &a, &b);//调用加法a和b的相加//求和的结果放在c中int c = Add(a, b);//输出printf("%d\n", c);return 0;}

S2：设计函数，取名Add，需要接受2个整型类型的参数，计算结果也是整型

int Add(int x, int y){int z = 0;z = x + y;return z;}//加法运算的简化代码//int Add(int x, int y)//{//return x + y;//}

S3：将两个放在一起

看到这，肯定会有人想，“这么简单我用脑袋计算就说出来了，这么做多此一举”。

刚开始学的时候我也这样想过，但是你一定要明白，计算机不懂，我们要通过计算机来完成计算。这种逻辑关系的编写非常让人着迷，可以认为是一种艺术家，一定要乐在其中享受其中的过程。

四、形参和实参

实参：传递给函数的参数a和b，称为实际参数，实际参数就是真实传递给函数的参数。

形参：函数名 Add 后的括号中写的 x 和 y ，称为形式参数，简称形参，名字可以随便起。

注：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。当实参传递给形参的时候，形参是实参的一份临时拷贝，对于形参的修改，是不会影响实参。同时实参与形参名字可以相同

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。
例：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。

S1：思考主函数

这是基本类型（不是可执行代码）

#include int main(){int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };set_arr();//设置数组内容为-1print_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。

所以我们需要给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。仔细分析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。

S2：遍历打印

#include int main(){int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);set_arr(arr, sz);//设置数组内容为-1 arr[10]指代的是第十一个元素print_arr(arr, sz);//打印数组内容return 0;}

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？
这⾥我们需要知道数组传参的几个重点知识：
• 形式参数要和实参个数匹配；
• 函数的实参是数组，形参也是可以写成数组形式的，传参写的是数组名；
• 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，在同一块空间，改变形参的数组就是在修改实参数组。

S3：创建函数

根据上述的信息，我们就可以实现这两个函数：

void set_arr(int arr2[], int sz2)//形参写的也是数组的形式，并且在形参书写时可以省略元素个数(针对一维数组){int i = 0;for (i = 0; i < sz2; i++){arr2[i] = -1;}}void print_arr(int arr[], int sz){int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");}

S4：完整代码

void set_arr(int arr2[], int sz2){int i = 0;for (i = 0; i < sz2; i++){arr2[i] = -1;}}void print_arr(int arr[],int sz){int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");}int main(){int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int sz1 = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);print_arr(arr1, sz1);//打印数组的所有内容set_arr(arr1, sz1);//将数组的元素全部设置为-1print_arr(arr1, sz1);//打印数组的所有内容return 0;}

七、嵌套调用和链式访问

1、嵌套调用

嵌套调用就是函数之间的互相调用，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。
假设我们计算某年某⽉有多少天？，如果要函数实现，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;elsereturn 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;//day++;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;}

这⼀段代码，完成了⼀个独立的功能。

代码中反应了不少的函数调用：
• 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。

2、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 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;}

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的例子

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

在看⼀个有趣的代码，下⾯代码执⾏的结果是什么呢

#include int main(){printf("%d", printf("%d", printf("%d",43)));return 0;}

这个代码的关键是明 printf 函数的返回是啥？

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。

printf 函数返回值是其字符个数
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：43 2 1

八、函数的声明和定义

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。函数的定义在函数调⽤之前，没啥问题。那如果我们将函数的定义放在函数的调用后边就会出现问题。

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，函数调用的时候，并没有发现前面定义，就报出警告。

注：函数的调用⼀定要满足先声明后使用；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。

#include //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;elsereturn 0;}//以上就是函数的定义int main(){int y = 0;scanf("%d", &y);int r = is_leap_year(y);//函数的调用if (r == 1)printf("闰年\n");elseprintf("⾮闰年\n");return 0;}

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，将代码拆分放在多个⽂件中。函数的声明、类型的声明放在头文件（.h）中，函数的实现是放在源文件（.c）中。
如下：

函数声明必须包含头文件

#include“add.h”

代码隐藏静态库

3、extern 和 static

static 和extern 都是C语⾔中的关键字。

在讲解 static 和 extern 之前再讲⼀下：作⽤域和⽣命周期。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（项⽬）。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。1. 局部变量的⽣命周期是：进⼊作⽤域变量创建，⽣命周期开始，出作⽤域⽣命周期结束。2. 全局变量的⽣命周期是：整个程序的⽣命周期。

简单一句话局部变量的生命周期为大括号的范围之内，出了括号就销毁。

3.1 extern

extern 是⽤来声明外部符号的，如果⼀个全局的符号在 .c 文件1中定义的，在 .c 文件2中想使⽤，就可以使⽤ extern 进⾏声明，然后使⽤。函数也要声明，有的不进行报错，但是这也得加上。

3.2 static

是静态的意思，可以用来：
• 修饰局部变量
• 修饰全局变量
• 修饰函数

1、static 修饰局部变量

对比代码1和代码2的运行结果，理解 static 修饰局部变量的意义。

代码1：会输出1 1 1 1 1

代码2：会输出1 2 3 4 5

分析：

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），所以出函数销毁。

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。

2、static 修饰全局变量

extern 是⽤来声明外部符号的，如果⼀个全局的符号在 .c文件1中定义的，在.c文件2中想使⽤，就可以使⽤ extern 进⾏声明，然后使⽤。

但是往前添加 static 就会无法进行外部链接造成错误：

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。截断在其他文件中进行使用。
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。

3、static 修饰函数

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。

没加extern:

加extern:

其实不难发现加上extern与没加没区别，但是为了养成良好的编程写法加上。

加上static:

会造成文件编译链接的截断

九、函数递归

1. 递归

递归的思想：就是把⼤事化小的过程。递归中的递就是递推的意思，归就是回归的意思。

2. 递归的限制条件

• 递归存在限制条件，当满足这个限制条件的时候，递归便不再继续。
• 每次递归调⽤之后越来越接近这个限制条件。

3. 递归的举例

3.1 举例1：求n的阶乘

分析：

我们知道n的阶乘的公式：n！ = n ∗ (n – 1)!

当有一个数求阶乘时 n! = n*(n-1)!……(n-1)*(n-2)! 直到n是1或者0时，不再拆解。
再稍微分析⼀下，当 n<=1 的时候，n的阶乘是1，其余n的阶乘都是可以通过上述公式计算。
n的阶乘的递归公式如下：

实现：

int Fact(int n){if (n <= 0)return 1;elsereturn n * Fact(n - 1);}int main(){int n = 0;scanf("%d", &n);int ret = Fact(n);printf("%d\n", ret);return 0;}

注意：数字不能太大否则会出现栈溢出的情况

3.2 举例2：顺序打印整数的每一位