一觉醒来全球编码能力下降100000倍，新手小白的我决定科普C语言——函数

1. 函数的概念

数学中我们其实就⻅过函数的概念，⽐如：⼀次函数 y = kx + b ，k和b都是常数，给⼀个任意的 x，就得到⼀个y值。其实在C语⾔也引⼊函数（function）的概念，有些翻译为：⼦程序，⼦程序这种翻译更加准确⼀些。 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。这段代码是有特殊的写法和调⽤⽅法的。

 C语⾔的程序其实是由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 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

• ⾃定义函数

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ANSIC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。

我们前⾯内容中学到的 printf 、 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，⼀些常⻅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有数学相关的，有字符串相关的，有⽇期相关的等，每⼀个头⽂件中都包含了，相关的函数和类型等 信息，库函数的学习不⽤着急⼀次性全部学会，慢慢学习，各个击破就⾏。

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：C library - C++ Reference

举例：sqrt

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，不包含是 可能会出现⼀些问题的。

2.2.3 实践

#include <stdio.h>
#include <math.h>
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

3. ⾃定义函数

了解了库函数，我们的关注度应该聚焦在⾃定义函数上，⾃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

 其实⾃定义函数和库函数是⼀样的，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⼩型的⼀个加⼯⼚，⼯⼚得输⼊原材料，经过⼯⼚加⼯才能⽣产出产品，那函 数也是⼀样的，函数⼀般会输⼊⼀些值（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

• 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。

• 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。

• {}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

 举个例⼦： 写⼀个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。

#include <stdio.h>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 //to do//输出 printf("%d\n", r);return 0;
}

我们根据要完成的功能，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。 所以我们根据上述的分析写出函数：

#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;
}

Add函数也可以简化为：

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

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。 上⾯只是⼀个例⼦，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

在函数使⽤的过程中，把函数的参数分为，实参和形参。 再看看我们前⾯写的代码：

#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。 这个现象是可以通过调试来观察的。请看下⾯的代码和调试演⽰:

#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;
}

我们在调试的时候可以观察到，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⻉。

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语句执⾏后，函数就彻底返回，后边的代码不再执⾏。

• 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。

• 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。

• 函数的返回类型如果不写，编译器会默认函数的返回类型是int。

• 函数写了返回类型，但是函数中没有使⽤return返回值，那么函数的返回值是未知的。

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>
2int 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-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？这⾥我们需要知道数组传参的⼏个重点知识：

• 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;
1
2
3
#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;
} 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

 嵌套调⽤就是函数之间的互相调⽤，每个函数就像⼀个乐⾼零件，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:

• 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;
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。

7.2 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 <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;
}

在看⼀个有趣的代码，下⾯代码执⾏的结果是什么呢？

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

这个代码的关键是明⽩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，再返回第 ⼀个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

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>
//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;
}
int main()
{int y = 0;scanf("%d", &y);int r = is_leap_year(y);if(r == 1)printf("闰年\n");elseprintf("⾮闰年\n");return 0;
}

那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);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)
{if(((y%4==0)&&(y%100!=0)) || (y%400==0))return 1;elsereturn 0;
}

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。 把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：intis_leap_year(inty)；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。

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。 把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);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)
{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。

8.2 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。

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"
1
2int main()
{int a = 10;int b = 20;//函数调⽤ int c = Add(a, b);printf("%d\n", c);return 0;
}

有了函数声明和函数定义的理解，我们写代码就更加⽅便了。

8.3 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（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。

8.3.1 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;
}//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。

8.3.2 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。 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。

8.3.3 static修饰函数

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。