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：

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，系统会自动将返回类型的值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：

1. 将函数的定义写在函数调用的前面
2. 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：

1. 逻辑清晰
2. 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。

1. 局部变量的作用域时变量所在的局部范围。
2. 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。

1. 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。
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：

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。