函数的介绍
1.函数的概念
在C语言中也有函数的概念,有些翻译为:子程序,这种翻译更为准确。C语言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语言的程序其实是有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的函数完成。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。
在C语言中一般会见到的两类函数:
- 库函数
- 自定义函数
2.库函数
2.1标准库和头文件
C语言标准库中规定了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。这些函数被称为库函数。
前面内容中学到的 printf 和 scanf 都是库函数,库函数也是函数,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。有了库函数,一些常见的功能就不需要我们自己写了,在一定程度上提升了效率;同时库函数的质量和执行效率上都更有保证。
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划分,都在不同的头文件中进行了声明。
2.2库函数的使用方法
2.2.1头文件的包含
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,应该包含对应的头文件,不包含是可能会出现一些问题。
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{double ret = sqrt(16.0);printf("%lf\n", ret);return 0;
}
输出结果:
3.自定义函数
了解了库函数,其实自定义函数更加重要。
3.1函数的语法形式
自定义函数和跨函数是一样的,形式如下:
type name(形式参数)
{
}
- type 是函数返回类型
- name 是函数名
- 括号中是放形式参数
- { }括起来的是函数体
type 是用来表示函数计算结果的类型,有时候返回的类型可以是 void ,表示什么都不返回
name 是为了方便使用函数,就像人一样,有了名字方便称呼,而函数有了名字方便调用,所以函数名尽量根据函数的功能起的有意义。
函数的参数也可以是 viod ,明确表示函数没有参数。如果没有参数,要交代清楚参数的类型和名字,以及参数的个数。
3.2函数的例子
写一个加法函数,完成2个整型变量的加法操作。
int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);int ret=Add(a, b);printf("%d\n", ret);return 0;
}
我们给函数取名为: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。
4.形参和实参
在函数使用过程中,把函数的参数分为:实参和形参
4.1实参
在上面的代码中,main 函数中的 a,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形参
在上面代码中,函数名 Add 后括号中的 x 和 y ,称为形式参数,简称形参。
为什么是形式参数呢?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,不会向内存申请空间,不会真实存在,所以叫做形式参数。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,才会向内存申请空间,这个过程就是形参的实例化。
4.3实参和形参的关系
虽然我们提到了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。
在上面的调试中可以看见虽然 x 和 a 的值相等,但是可以发现两个的地址不一样,同样 y 和 b 也是值一样,地址不一样。所以我们可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。
5.return语句
在函数的设计中,函数中经常会出现 return 语句,return 语句的注意事项:
- 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,系统会自动将返回类型的值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。
- 如果函数里面存在 if 等分支语句,则要保证每种情况下都有 return 返回,否则会出现编译错误。
6.数组做函数参数
在使用函数解决问题时,可能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。
例如:写一个函数将一个整型数组内容全部置为 -1:
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]);//打印数组的所有内容print_arr(arr1,sz1);//将数组里面的元素全部设置为-1set_arr(arr1,sz1);print_arr(arr1, sz1);return 0;
}
7.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相互调用,正是因为函数的相互调用,最后才写出了大型的程序。
例如:实现输入的某年某月有多少天?
get_year(): 来判断是否为闰年
get_days(): 调用get_year确定是否为闰年后,再根据月份来计算这个月有多少天?
//判断是否为闰年
int get_year(int year)
{if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))return 1;elsereturn 0;
}int get_days(int y, int m) {int arr[] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };int day = arr[m];if (get_year(y) && m == 2)//闰年返回1{day++;}return day;
}
int main()
{int year = 0;int month = 0;scanf("%d %d", &year, &month);int d = get_days(year, month);printf("%d\n",d);return 0;
}
7.2链式访问
链式访问就是将一个函数的返回值作为另一个将函数的参数,像链条一样将函数串起来就是函数的链式访问。
int main()
{/*size_t len = strlen("abcdef");printf("%zd\n", len);*/printf("%zd\n", strlen("abcdef"));return 0;
}
可以从上面的代码中看见,将注释了的两行代码转换为一条语句,这里就构成了函数的链式访问。
int main()
{printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
// 打印1 打印2返回1(1个字符) 打印43,返回2(2个字符)
//输出结果为 4321printf("%d ", printf("%d ", printf("%d ", 43)));
//中间加了空格则输出结果为:43 3 2(空格也算是一个字符)
}
8.函数的声明和定义
8.1单个文件
一般我们使用函式的时候,直接将函数写出来就使用了。
例如:判断一年是否为闰年的代码:
红色框里面是函数的定义,而绿色框里面是函数的调用。
这样的顺序没有什么问题,当我们将定义放在调用之后就会出现问题。
就会有这样的错误:
这是因为C语言编译器对源代码进行编译时,从第一行往下扫描,但遇到第251行 is_leap_year调用时,在前面并没有发现 is_leap_year 函数的定义,就会报出上面的警告。
解决的方法:
- 将函数的定义写在函数调用的前面
- 在函数调用之前写上函数的声明
- 函数的调用一定要满足:先声明后调用,有时函数的定义是需要写在后面的,这时我们就可以用函数的声明
- 函数的定义也是一种特殊的声明,所以函数的定义放在调用之前也是可以的。
8.2多个文件
一般情况下,函数的声明和类型的声明放在头文件中,函数的实现会放在源文件中。
分模块写代码的好处:
- 逻辑清晰
- 方便写作
8.3 static 和 extern
static 和 extern 都是C语言的关键字。
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
extern 是用来声明外部符号的。
在了解 static 和 extern 之前先了解一下:作用域 和 生命周期
作用域 是程序设计的概念,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。
- 局部变量的作用域时变量所在的局部范围。
- 全局变量的作用域是整个项目。
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。
- 局部变量的生命周期是:进入作用域变量的船舰,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。
8.3.1 static 修饰局部变量:
int test()
{int i = 0;i++;printf("%d ", i);
}int main()
{int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++) {test();}return 0;
}
int test()
{static int i = 0;i++;printf("%d ", i);
}int main()
{int i = 0;for (i = 0; i < 5; i++){test();}return 0;
}
将上面的两组代码进行对比的话就可以更好的体现出 static 修饰局部变量的作用。
代码1中的test函数中的i属于局部变量,当主函数调用 test 函数时,局部变量i开始创建,生命周期开始,之后++,再打印,出函数时变量的生命周期结束,释放内存。
代码2中其实运行一下结果就可以发现具有累加的作用,其实主函数调用test函数时变量创建,出函数时也不会被销毁,重新进入函数也不会再次创建变量,直接上次累积的值上面进行计算。
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,当被 static 修饰后就存储到了静态区。存储到静态区的变量和全局变量一样,生命周期就和程序的生命周期一样了,只有程序结束,变量才会销毁,内存才回收,但是作用域不变。
内存:
建议:如果一个变量出了函数之后,我们还想保留值等下次进入函数继续使用,就可以使用static来修饰。
8.3.2 static 修饰全局变量
当我们这样写时输出结果为:2018;而当我们在全局变量的前面加上 static'时,此时的结果又是怎样的呢?
此时就会出现(链接型错误)报错,这是因为:extern 是用来声明外部符号的,如果一个全局的符号在X文件中定义的,在Y文件中想使用的,就可以使用 extern 来进行声明后再使用。
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的文件中使用,其他文件不能使用。
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修饰后,外部连接属性就变成里的内部链接属性,只能在自己所在的文件中使用,其他文件就算是进行了声明也无法正常使用。
建议:
如果一个全局变量只想在所在的文件中使用,不想被其他文件使用是,就可以使用static来修饰全局变量。
8.3.3 static 修饰函数
我们可以发现: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被使用,但是当被 static 修饰时,只能在本文件中使用,其他文件无法使用。
建议:
一个函数只想在本文件中被使用,不想被其他文件使用,就可以用 static 来修饰。
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