修炼九阳神功——“函数”
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前言
本章内容知识点繁多，需要耐心观看，如有条件可以打开VS，边看边写，上手实战。
1. 函数的概念
数学中我们其实就?过函数的概念，?如：?次函数 y=kx+b ，k和b都是常数，给?个任意的x，就得到?个y值。
其实在C语?也引?函数（function）的概念，有些翻译为：?程序，?程序这种翻译更加准确?些。C语?中的函数就是?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??法的。C语?的程序其实是由?数个?的函数组合而成的，也可以说：?个?的计算任务可以分解成若?个较?的函数（对应较?的任务）完成。同时?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?的，提升了开发软件的效率。在C语?中我们?般会?到两类函数：
- 库函数
- ?定义函数
2. 库函数
2.1 标准库和头?件
C语?标准中规定了C语?的各种语法规则，C语?并不提供库函数；C语?的国际标准ANSI C规定了?些常用的函数的标准，被称为标准库，那不同的编译器?商根据ANSI提供的C语?标准就给出了?系列函数的实现。这些函数就被称为库函数。
我们前?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?了。有了库函数，?些常?的功能就不需要程序员??实现了，?定程度提升了效率；同时库函数的质量和执?效率上都更有保证。
各种编译器的标准库中提供了?系列的库函数，这些库函数根据功能的划分，都在不同的头?件中进行了声明。有数学相关的，有字符串相关的，有?期相关的等，每?个头?件中都包含了，相关的函数和类型等信息，库函数的学习不?着急?次性全部学会，慢慢学习，各个击破就?。
库函数相关头?件：https://zh.cppreference.com/w/c/header
2.2 库函数的使用方法
库函数的学习和查看?具很多，?如：
C/C++官方的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/
举例：sqrt函数
double sqrt (double x);
//sqrt 是函数名
//x 是函数的参数，表?调?sqrt函数需要传递?个double类型的值
//double 是返回值类型 - 表?函数计算的结果是double类型的值2.2.1 功能
Compute square root 计算平?根
Returns the squarerootof x.（返回平?根）
2.2.2 头?件包含
库函数是在标准库中对应的头?件中声明的，所以库函数的使用，务必包含对应的头?件，不包含是可能会出现?些问题的。
2.2.3 实践
运行结果：
2.2.4 库函数?档的?般格式
- ?函数原型
- ?函数功能介绍
- 参数和返回类型说明
- ?代码举例
- ?代码输出
- ?相关知识链接
3. 自定义函数
了解了库函数，我们的关注度应该聚焦在?定义函数上，?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。
3.1 函数的语法形式
其实?定义函数和库函数是?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
我们可以把函数想象成?型的?个加??，??得输?原材料，经过??加?才能?产出产品，那函数也是?样的，函数?般会输??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?来表?函数计算结果的类型，有时候返回类型可以是 void ，表?什么都不返回
- fun_name 是为了?便使?函数；就像?的名字?样，有了名字?便称呼，函数有了名字?便调?，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，??中送进去的原材料，函数的参数也可以是 void ，明确表?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。
3.2 函数的举例
写?个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。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。
Add函数也可以简化为：
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。
上?只是?个例?，未来我们是根据实际需要来设计函数，函数名、参数、返回类型都是可以灵活变化的。
4. 形参和实参
在函数使?的过程中，把函数的参数分为，实参和形参。
再看看我们前?写的代码：
#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)//第2行
{
int z = 0;
z = x+y;
return z;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
//输?
scanf("%d %d", &a, &b);
//调?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);//第17行
//输出
printf("%d\n", r);
return 0;
}4.1 实参
在上?代码中，第2~7?是 Add 函数的定义，有了函数后，再第17?调?Add函数的。
我们把第17?调?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。
4.2 形参
在上?代码中，第2?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。
为什么叫形式参数呢？实际上，如果只是定义了 Add 函数，?不去调?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?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。
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?是独?的内存空
间。这个现象是可以通过调试来观察的。请看下?的代码和调试演?:
#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?
scanf("%d %d", &a, &b);
//调?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?样的，所以我们可以理解为形参是实参的?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，这?讲?下return语句使?的注意事项。
- return后边可以是?个数值，也可以是?个表达式，如果是表达式则先执?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?致，系统会?动将返回的值隐式转换为函数的返回类型。
- return语句执?后，函数就彻底返回，后边的代码不再执?。
- 如果函数中存在if等分?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。
6. 数组做函数参数
在使?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?操作。
?如：写?个函数对将?个整型数组的内容，全部置为-1，再写?个函数打印数组的内容。
简单思考?下，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?的set_arr函数要能够对数组内容进?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，?个是数组，另外?个是数组的元素个数。仔细分析print_arr也是?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。
#include <stdio.h>
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
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?我们需要知道数组传参的?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?维数组，数组??可以省略不写
- 形参如果是?维数组，?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?个数组
根据上述的信息，我们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");
}7. 嵌套调用和链式访问
7.1 嵌套调用
嵌套调?就是函数之间的互相调?，每个函数就??个乐?零件，正是因为多个乐?的零件互相?缝的配合才能搭建出精美的乐?玩具，也正是因为函数之间有效的互相调?，最后写出来了相对?型的程序。假设我们计算某年某?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?is_leap_year确定是否是闰年后，再根据?计算这个?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;
}这?段代码，完成了?个独?的功能。代码中反应了不少的函数调?：
- main 函数调? scanf 、 printf 、 get_days_of_month
- get_days_of_month 函数调? is_leap_year
未来的稍微??些代码都是函数之间的嵌套调?，但是函数是不能嵌套定义的。
7.2 链式访问
所谓链式访问就是将?个函数的返回值作为另外?个函数的参数，像链条?样将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?个字符串的?度
printf("%d\n", len);//2.打印?度
return 0;
}前?的代码完成动作写了2条语句，把如果把strlen的返回值直接作为printf函数的参数呢？这样就是?个链式访问的例?了。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问
return 0;
}在看?个有趣的代码，下?代码执?的结果是什么呢？
#include <stdio.h>
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？
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?的例?中，我们就第?个printf打印的是第?个printf的返回值，第?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?个printf打印2，在屏幕上打印1个字符，再放回1
- 第?个printf打印1
所以屏幕上最终打印：4321
8. 函数的声明和定义
8.1 单个文件
?般我们在使?函数的时候，直接将函数写出来就使?了。
?如：我们要写?个函数判断?年是否是闰年。
#include <stido.h>
//判断?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;
}
int main()
{
int y = 0;
scanf("%d", &y);
int r = is_leap_year(y);
if(r == 1)
printf("闰年\n");
else
printf("?闰年\n");
return 0;
}上面的代码把函数定义部分放在了函数调用的前面，没有什么问题。
那如果我们将函数的定义放在函数的调?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("?闰年\n");
return 0;
}
//判断?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;
}
这是因为C语?编译器对源代码进?编译的时候，从第一行往下扫描的，当遇到第7?的is_leap_year函数调?的时候，并没有发现前?有is_leap_year的定义，就报出了上述的警告。
把怎么解决这个问题呢？就是函数调?之前先声明?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 <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?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;
}函数的调??定要满意，先声明后使?；
函数的定义也是?种特殊的声明，所以如果函数定义放在调?之前也是可以的。
8.2 多个文件
?般在企业中我们写代码时候，代码可能?较多，不会将所有的代码都放在?个?件中；我们往往会根据程序的功能，将代码拆分放在多个?件中。
?般情况下，函数的声明、类型的声明放在头?件（.h）中，函数的实现是放在源?件（.c）?件中。如下：
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?
int c = Add(a, b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}运行结果：
有了函数声明和函数定义的理解，我们写代码就更加?便了。
8.3 static和extern
static 和 extern 都是C语?中的关键字。
static 是 静态的 的意思，可以?来：
- 修饰局部变量
- 修饰全局变量
- 修饰函数
extern 是?来声明外部符号的。
在讲解 static 和 extern 之前再讲?下：作?域和?命周期。
作?域（scope）是程序设计概念，通常来说，?段程序代码中所?到的名字并不总是有效（可?）的，?限定这个名字的可?性的代码范围就是这个名字的作?域。
- 局部变量的作?域是变量所在的局部范围。
- 全局变量的作?域是整个?程（项?）。
?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?个时间段。
- 局部变量的?命周期是：进?作?域变量创建，?命周期开始，出作?域?命周期结束。
- 全局变量的?命周期是：整个程序的?命周期。
8.3.1 static 修饰局部变量：
对?代码1和代码2的效果，理解 static 修饰局部变量的意义。
代码1的test函数中的局部变量i是每次进?test函数先创建变量（?命周期开始）并赋值为0，然后
++，再打印，出函数的时候变量?命周期将要结束（释放内存）。
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?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?命周期，?命周期改变的本质是改变了变量的存储类型，本来?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?样的，?命周期就和程序的?命周期?样了，只有程序结束，变量才销毁，内存才回收。但是作?域不变的。
使用建议：未来?个变量出了函数后，我们还想保留值，等下次进?函数继续使?，就可以使?static修饰。
8.3.2 static修饰全局变量
extern 是?来声明外部符号的，如果?个全局的符号在A?件中定义的，在B?件中想使?，就可以使? extern 进?声明，然后使?。
代码1正常，代码2在编译的时候会出现链接性错误。
结论：
?个全局变量被static修饰，使得这个全局变量只能在本源?件内使?，不能在其他源?件内使?。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?件中想使?，只要适当的声明就可以使?；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??所在的源?件内部使?了，其他源?件，即使声明了，也是?法正常使?的。
使?建议：如果?个全局变量，只想在所在的源?件内部使?，不想被其他?件发现，就可以使?
static修饰。
8.3.3 static 修饰函数
代码1是能够正常运?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?模?样的，?个函数在整个?程都可以使?，
被static修饰后，只能在本?件内部使?，其他?件?法正常的链接使?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?程中只要适当的声明就可以被使?。但是被 static 修饰后变成了内部链接属性，使得函数只能在??所在源?件内部使?。
使?建议：?个函数只想在所在的源?件内部使?，不想被其他源?件使?，就可以使? static 修
饰。
总结
函数是任何一门编程语言的核心，吃透C语言函数的知识点，其他编程语言内容相通。所以别光说不做，多多重复，百炼成钢!
创作不易，如果喜欢这篇文章，请留下你的三连哦，你的支持的我最大的动力！！！
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