C语言 —— 此去经年 应是良辰好景虚设 - 函数

目录

1. 函数的概念

1.1 库函数 

1.2 自定义函数

2. 形参和实参

3. return 语句

4. 数组做函数参数

5. 嵌套调用和链式访问

5.1 嵌套调用

5.2 链式访问

6. 函数的声明和定义

  6.1 单个文件

6.2 多个文件

7. static 和 extern

7.1 static 修饰局部变量

7.2 static 修饰全局变量

7.3 static 修饰函数

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1. 函数的概念

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

1.1 库函数 

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ANSI C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和，这些函数就被称为库函数

我们前⾯内容中学到的 printf 、 scanf 都是库函数，库函数的也是函数，不过这些函数已经是现成的，我们只要学会就能直接使⽤了 

库函数相关头⽂件：

    
C 标准库标头 - cppreference.comhttps://zh.cppreference.com/w/c/header

库函数的学习和查看⼯具很多，⽐如：

    

C library - C++ Referencehttps://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

比如：sqrt ，这个函数的作用是用来计算一个数的平方根的，其头文件为：

    

#include <math.h>

sqrt - C++ Referencehttps://legacy.cplusplus.com/reference/cmath/sqrt/

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

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

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1.2 自定义函数

光有库函数提供的函数远远不足以实现所有的代码功能，所以程序员自行写了许多函数以实现各种功能，这种代码就叫做自定义函数

   

自定义函数的语法形式和库函数相同：

    

ret_type fun_name(形式参数)
{}

1. ret_type 是函数返回类型：有时候可以是void，表示什么都不返回，当不需要返回数值时，也可以不写返回值的类型                   

   

2. fun_name 是函数名：函数的名字与其功能相关联，所以函数起名时要根据其功能起有意义的名字，便于程序员解读

    
3. 括号中放的是形式参数 ：参数要交代清楚类型，名字和参数个数                           

   

4. {}括起来的是函数体：也就是函数完成功能实现的过程
   

如：

int Add(int x, int y)
{return x+y;
}

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2. 形参和实参
 

在函数使⽤的过程中，把函数的参数分为，实参和形参

举个例子：

#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;
}

在上面这段代码中：

   

1. a 和 b 为函数的实参，实参就是真实传递给函数的参数

  

2. x 和 y 为函数的形参，形参只在形式上存在，并不会一直存在，只有在调用函数时向内存申请空间，使用完函数后形参又被销毁

  

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

形参和实参各自是独立的内存空间，我们调试下面的代码来观察

#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;
}

我们在调试的可以观察到，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

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3. return 语句

在函数的设计中，函数中经常会出现return语句，这⾥讲⼀下return语句使⽤的注意事项

1. 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

   
2. 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

   
3. 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

   
4. return语句执⾏后，函数就彻底返回，后边的代码不再执⾏

   
5. 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

 

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4. 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：举个例子：写⼀个函数将⼀个整型数组的内容，全部置为9，再写⼀个函数打印数组的内容

#include <stdio.h>void set_arr(int arr[], int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){arr[i] = 9;}
}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 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-1print_arr(arr, sz);//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

1. 函数的形式参数要和函数的实参个数匹配

  
2. 函数的实参是数组，形参也是可以写成数组形式的

   
3. 形参如果是⼀维数组，数组⼤⼩可以省略不写

  
4. 形参如果是⼆维数组，⾏可以省略，但是列不能省略

  
5. 数组传参，形参是不会创建新的数组的

  
6. 形参操作的数组和实参的数组是同⼀个数组

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5. 嵌套调用和链式访问

5.1 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

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:

1. is_leap_year()：根据年份确定是否是闰年

    
2. 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;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：

    
1. main 函数调用 scanf 、 printf 、 get_days_of_month

   
2. 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

5.2 链式访问

       

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，像链条一样函数串起来就是函数的链式访问

       

 比如：

 

#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;
}

前面的代码完成动作写了2条语句，当我们把strlen的返回值直接作为printf函数的参数，那么就是⼀个链式访问的例子了

  

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

再看一个有趣的代码：

  

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

  

这个代码的关键是明⽩ printf 函数的返回是什么

  

printf - C++ Referencehttps://legacy.cplusplus.com/reference/cstdio/printf/?kw=printf

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

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6. 函数的声明和定义

  
6.1 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：我们要写⼀个函数判断⼀年是否是闰年

#include <stido.h>//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}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;
}

上面的代码是函数的定义，下面的int r = is_leap_year(y);是函数的调用

  

那如果我们将函数的定义放在函数的调用后边会怎么样呢？如下：

#include <stido.h>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;
}//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}

这个代码在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，代码变成这样就能正常编译了

#include <stido.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);//函数的调用if (r == 1)printf("闰年\n");elseprintf("⾮闰年\n");return 0;
}//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}

函数的调用⼀定要先声明后使用；

   
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

6.2 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

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

比如： 

add.c

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

add.h

//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;
}

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7. static 和 extern
 

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：
1.修饰局部变量                2. 修饰全局变量                3. 修饰函数

  
extern 是用来声明外部符号的

作用域：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

      

生命周期：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

   
全局变量的生命周期是：整个程序的生命周期

 

7.1 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
#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;
}

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

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

7.2 static 修饰全局变量

//代码1
int g_val = 2018;#include <stdio.h>
extern int g_val;
int main()
{printf("%d\n", g_val);return 0;
}//代码2
static int g_val = 2018;#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链接性错误

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

   
所以：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

7.3 static 修饰函数

//代码1
int Add(int x, int y)
{return x + y;
}#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{printf("%d\n", Add(2, 3));return 0;
}

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

我们运行之后可以发现：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

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完结撒花~