【C语言】函数

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函数

  • 1.概念
  • 2.库函数
    • 2.1 标准库和头文件
    • 2.2 库函数的使用方法
      • 2.2.1 头文件包含
  • 3.自定义函数
    • 3.1 函数的语法形式
  • 4.形参和实参
    • 4.1 实参
    • 4.2 形参
    • 4.3 实参和形参的关系
  • 5.return语句
  • 6.数组做函数参数
  • 7.函数的声明和定义
    • 7.1 单文件
    • 7.2 多个文件
    • 7.3 static和extern
      • 7.3.1 static修饰局部变量
      • 7.3.2 static修饰全局变量

函数)

1.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。

2.库函数

2.1 标准库和头文件

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。这些函数就被称为库函数。 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。有了库函数，一些常见的功能就不需要程序员自己实现了，一定程度提升了效率；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的划分，都在不同的头文件中进行了声明。
库函数相关头文件：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工具很多，比如：
C/C++官方的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

2.2.1 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，不包含是可能会出现一些问题的。

3.自定义函数

3.1 函数的语法形式

ret_type fun_name(形式参数)
{}

 - ret_type 是函数返回类型- fun_name 是函数名- 括号中放的是形式参数- {}括起来的是函数体
  1. ret_type 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
  2. fun_name 是为了方便使用函数；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。
  3. 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。
  4. { }括起来的部分被称为函数体，函数体就是完成计算的过程

4.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。

#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;
}

4.1 实参

在上面代码中，第2~7行是 Add 函数的定义，有了函数后，再第17行调⽤Add函数的。
我们把第17行调用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

在上面代码中，第2行定义函数的时候，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，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。

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。
例：

#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;
}

在这里插入图片描述
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，这⾥讲一下return语句使用的注意事项。
  • 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。

6.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：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。
简单思考一下，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-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。

#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-1print_arr(arr, sz);//打印数组内容return 0;
}

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

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.函数的声明和定义

7.1 单文件

一般我们在使用函数的时候，直接将函数写出来就使用了。
例：

#include <stido.h>
//判断一年是不是闰年
int is_leap_year(int y)//函数的定义
{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;
}

如果我们将函数的定义放在函数的调用后边，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;
}
//判断一年是不是闰年
int is_leap_year(int y)//函数的定义
{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：
在这里插入图片描述
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。
在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;
}
//判断一年是不是闰年
int is_leap_year(int y)//函数的定义
{if(((y%4==0)&&(y%100!=0)) || (y%400==0))return 1;elsereturn 0;
}

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。

7.2 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，讲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，函数的实现是放在原文件（.c）文件中。
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;//函数调用int c = Add(a, b);printf("%d\n", c);return 0;
}

7.3 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：

  • 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。

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。
3. 局部变量的生命周期是：进入作用域生命周期开始，出作用域生命周期结束。
4. 全局变量的生命周期是：整个程序的生命周期。

7.3.1 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;
}

static修饰后：

//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;
}

对比代码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。
使用建议：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。

7.3.2 static修饰全局变量

代码1：
add.c

int g_val = 2018;

test.c

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

代码2：
add.c

static int g_val = 2018;

test.c

#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连接性错误。

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。

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。

有错误欢迎指出~
在这里插入图片描述


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