C语言—函数

维基百科（台湾方面维护的，翻译形式跟大陆有所差异）中对函数的定义：子程序

• 在计算机科学中，子程序（英语：Subroutine, procedure, function, routine, method,subprogram, callable unit），是一个大型程序中的某部分代码， 由一个或多个语句块组成。它负责完成某项特定任务，而且相较于其他代码，具备相对的独立性。
• 一般会有输入参数并有返回值，提供对过程的封装和细节的隐藏。这些代码通常被集成为软件库。

C语言中函数的分类：

1. 库函数
2. 自定义函数

库函数

为什么会有库函数？

1. 在学习C语言编程的时候，总是在一个代码编写完成之后迫不及待的想知道结果，想把这个结果打印到屏幕上看看。这个时候会频繁的使用一个功能：将信息按照一定的格式打印到屏幕上（printf）。
2. 在编程的过程中会频繁的做一些字符串的拷贝工作（strcpy）。
3. 在编程时总是会计算n的k次方这样的运算（pow）。

像上面描述的基础功能，它们不是业务性的代码。在开发的过程中每个程序员都可能用的到，为了支持可移植性和提高程序的效率，所以C语言的基础库中提供了一系列类似的库函数，方便程序员进行软件开发。

C语言常用的库函数有：IO函数、字符操作函数、内存操作函数、时间/日期函数、数学函数、其他库函数

注：

• 使用库函数，必须包含 #include 对应的头文件。
• 库函数不需要全部记住，学会查询工具的使用即可

查询库函数可以使用以下网址：

• MSDC（软件或者可以查询网址在浏览器中查看（MSDC提供了在线的版本））
• www.cplusplus.com
• http://en.cppreference.com （英文版） 或者http://zh.cppreference.com （中文版）

补充：

• size_t 是无符号整型（unsigned int）
• 将字符数组打印成字符串，用%s打印（%s是以字符串的格式打印）
• strcpy函数是拷贝函数，它连同‘\0’一同拷贝。注意strcpy函数要拷贝的字符数组的大小一定要大于被拷贝字符串的大小
• memset函数是初始化函数。作用是将某一块内存中的内容全部设置为指定的值
• 图形库是用来实现界面的，C语言本身是不够直接写界面的，图形库是别人用C语言、C++等这些编程语言写出来的一些库（跟库函数是一个道理的），使用人家的库就可以画出一些界面（例如一些成熟的库：MFC、QT都是C/C++相关的界面库）

自定义函数

自定义函数和库函数一样，有函数名，返回值类型和函数参数。 但是不一样的是这些都是程序员来设计。这给程序员一个很大的发挥空间。

例如：

函数的组成：

ret_type fun_name(para1, * )
{statement;//语句项
}ret_type 返回类型
fun_name 函数名
para1    函数参数
{statement;//语句项}    函数体

自定义函数的创建及使用：

写一个函数可以找出两个整数中的最大值：

//函数定义
int get_max(int x, int y)  //x，y为形参
{int z = 0;if (x > y)z = x;elsez = y;return z;//返回z-返回较大值
}int main()
{int a = 10;int b = 20;//函数调用int max = get_max(a, b);  //a，b为实参//int max = get_max(2+5, 3);//int max = get_max(2 + 5, get_max(4, 7));printf("max = %d\n", max);return 0;
}

注：在VS编译器调试过程中，F10是逐过程、F11是逐语句

写一个函数可以交换两个整形变量的内容：

//swap1在被调用的时候，实参传给形参，其实形参是实参的一份临时拷贝，改变形参，不能改变实参
void Swap1(int x, int y)
{int z = 0;z = x;x = y;y = z;
}void Swap2(int* pa, int* pb)
{int z = 0;z = *pa;*pa = *pb;*pb = z;
}int main()
{int a = 10;int b = 20;//写一个函数 - 交换2个整型变量的值Swap1(a, b);//传值调用printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);Swap2(&a, &b);//传址调用printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);return 0;
}

注意：千万不能将Swap函数写成void Swap1(int x, int y)，这样写是不能将两个整型变量的值进行交换的，因为传参传的是值只会改变函数内部x，y变量中的值而不会改变函数外部调用方两个整型变量的内容（调用方传的参数和函数中参数的地址是不同的）。要想交换两个整形变量的内容就得使用指针来作为函数参数进行传参即可

函数的参数

实际参数（实参）：

真实传给函数的参数，叫实参。实参可以是：常量、变量、表达式、函数等。无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参

形式参数（形参）：

形式参数是指函数名后括号中的变量，因为形式参数只有在函数被调用的过程中才实例化（分配内存单元），所以叫形式参数。形式参数当函数调用完成之后就自动销毁了。因此形式参数只在函数中有效

注：形参和实参的名字可以相同也可以不同

总结：上述代码中Swap1函数在调用的时候，x，y拥有自己的空间，同时拥有了和实参一模一样的内容。所以可以简单的认为：形参实例化之后其实相当于实参的一份临时拷贝

函数的调用

传值调用

• 函数的形参和实参分别占有不同内存块，对形参的修改不会影响实参。

传址调用

• 传址调用是把函数外部创建变量的内存地址传递给函数参数的一种调用函数的方式。
• 这种传参方式可以让函数和函数外边的变量建立起正真的联系，也就是函数内部可以直接操作函数外部的变量。

练习：

1. 写一个函数可以判断一个数是不是素数。

int is_prime(int n)
{//2->sqrt(n) 之间的数字int j = 0;for (j = 2; j <=sqrt(n); j++){if (n % j == 0)return 0;}return 1;
}int main()
{//100-200之间的素数int i = 0;int count = 0;for (i = 101; i <= 200; i+=2){//判断i是否为素数if (is_prime(i) == 1){count++;printf("%d ", i);}}printf("\ncount = %d\n", count);return 0;
}

2. 写一个函数判断一年是不是闰年。

int is_leap_year(int n)
{return ((n % 4 == 0 && n % 100 != 0) || (n % 400 == 0));
}int main()
{int y = 0;for (y = 1000; y <= 2000; y++){if (is_leap_year(y) == 1){printf("%d ", y);}}return 0;
}

注意：一个函数如果不写返回类型，默认返回int类型

3. 写一个函数，实现一个整形有序数组的二分查找。

int binary_search(int a[], int k, int s)
{int left = 0;int right = s - 1;while (left<=right){int mid = (left + right) / 2;if (a[mid] > k){right = mid - 1;}else if (a[mid] < k){left = mid + 1;}else{return mid;}}return -1;//找不到了
}int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int key = 7;//找到了就返回找到的位置的下标//找不到返回-1//数组arr传参，实际传递的不是数组的本身,仅仅传过去了数组首元素的地址int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int ret = binary_search(arr, key, sz);if (-1 == ret){printf("找不到\n");}else{printf("找到了，下标是：%d\n", ret);}return 0;
}

注意：

• 数组在作为形参时，写不写数组大小都毫无形象（一般不写大小）。因为传参的时候是数组首元素的地址
• 当函数参数是数组并且没给数组大小时，函数体内是计算不出数组元素个数的，因为数组传参实际上传递的不是数组本身仅仅传过去了数组首元素的地址。只能在传参的时候将数组大小传递过去

4. 写一个函数，每调用一次这个函数，就会将num的值增加1

void Add(int*p)
{(*p)++;
}int main()
{int num = 0;Add(&num);printf("%d\n", num);//1Add(&num);printf("%d\n", num);//2Add(&num);printf("%d\n", num);//3return 0;
}

函数的嵌套调用和链式访问

函数和函数之间可以有机的组合的

函数嵌套调用：

注意：函数可以嵌套调用但不可以嵌套定义

函数链式访问

把一个函数的返回值作为另外一个函数的参数。

注：printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数

函数的声明和定义

当想要在函数定义前使用这个函数需要提前进行函数声明（声明就是告知编译器有这个函数）

函数声明：

1. 告诉编译器有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。但是具体是不是存在，无关紧要。
2. 函数的声明一般出现在函数的使用之前。要满足先声明后使用。（前提是函数定义在后面，如果函数定义在前面则不要声明其实函数定义是一种更强有力的声明）
3. 函数的声明一般要放在头文件中的。

函数定义：

• 函数的定义是指函数的具体实现，交待函数的功能实现
• 函数的定义一般要放在对应的源文件中的

注意： 函数定义在后面前面进行声明这种用法非常少见

函数的声明和定义的使用：

这样写可以将工程的各个模块功能分开各写各的，各个模块完成后进行合并就可以更快完成项目

将函数实现隐藏起来（静态库隐藏的方式）以及如何生成静态库、导入静态库：

函数声明以及定义

右击项目名称->点击属性

CTRL+F5进行编译，生成静态库

这个文件是sub.c和sub.h文件编译产生的一个静态库（由二进制组成的）

将Sub函数实现的代码隐藏以后就将Sub.lib交给其他人使用，为了让其他人能用，再将sub.h文件（包含了函数的使用方法）交付出去这样就可以知道函数的功能了。

此时得到Sub.lib和sub.h文件时，将这两个文件放到特定项目下就可以使用这个函数功能了

总结：当把函数的声明和实现分离放到.h和.c文件里面，是能做到代码的隐藏的

函数递归

程序调用自身的编程技巧称为递归（ recursion）。 递归做为一种算法在程序设计语言中广泛应用。 一个过程或函数在其定义或说明中有直接或间接调用自身的一种方法，它通常把一个大型复杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解，递归策略只需少量的程序就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。 递归的主要思考方式在于：把大事化小

函数递归的使用：

注：使用函数递归时，很容易导致栈溢出

接受一个整型值（无符号），按照顺序打印它的每一位。 例如： 输入：1234，输出 1 2 3 4

void print(unsigned int n)//1234
{if (n > 9){print(n / 10);}printf("%d ", n % 10);
}int main()
{unsigned int num = 0;scanf("%u", &num);//1234     %u用于打印无符号整型//递归 - 函数自己调用自己print(num);//print函数可以打印参数部分数字的每一位return 0;
}

递归的两个必要条件：

• 存在限制条件，当满足这个限制条件的时候，递归便不再继续。
• 每次递归调用之后越来越接近这个限制条件

注意：以上这两个条件是必要条件，只要是递归就一定满足这两个条件，满足这两个条件的不一定是递归

例如：

注：

• 计算机语言所提到得内存中的栈区是存储局部变量和函数形参（存放的是一些临时空间和临时的变量）
• 函数调用都要在栈区上分配一块空间（某函数的栈帧空间）。其中一些局部变量都是先开辟函数栈帧空间然后再在该空间上为局部变量开辟空间
• 如果递归条件太深，每一次都要为一次函数调用开辟空间，最终会导致栈溢出

写递归时：

1. 不能死递归，得有跳出条件，每次递归逼近跳出条件。
2. 递归层次不能太深。

编写函数允许创建临时变量，求字符串的长度

int my_strlen(char* str)
{int count = 0;while (*str != '\0'){count++;str++;}return count;
}

编写函数不允许创建临时变量，求字符串的长度

int my_strlen(char* str)
{if (*str != '\0')return 1 + my_strlen(str + 1);elsereturn 0;
}

递归与迭代

求n的阶乘。（不考虑溢出）

int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int i = 0;int ret = 1;//迭代       //循环也称为迭代（循环是一种迭代的方式）for (i = 1; i <= n; i++){ret = ret * i;}printf("%d\n", ret);return 0;
}//递归
int Fac(int n)
{if (n <= 1)return 1;elsereturn n * Fac(n - 1);
}int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int ret = Fac(n);printf("%d\n", ret);return 0;
}

注：有一些功能可以使用迭代的方式实现，也可以使用递归

求第n个斐波那契数。（不考虑溢出）

//递归
//递归可以求解，但是效率太低
int Fib(int n)
{if (n <= 2)return 1;elsereturn Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}//迭代
int Fib(int n)
{int a = 1;int b = 1;int c = 1;while (n>2){c = a + b;a = b;b = c;n--;}return c;
}

注：

• 这种算法的效率，因为进行了重复大量的计算
• 不会发生栈溢出，因为层次不是太深只是调用的次数比较多
• 系统分配给程序的栈空间是有限的，但是如果出现了死循环，或者（死递归），这样有可能导致一直开辟栈空间，最终产生栈空间耗尽的情况，这样的现象称为栈溢出。
• 有时递归算法会导致计算效率低、栈溢出的现象。可以通过将递归改写成非递归或者使用static对象替代nonstatic局部对象。在递归函数设计中，可以使用static对象替代nonstatic局部对象（即栈对 象），这不仅可以减少每次递归调用和返回时产生和释放nonstatic对象的开销，而且static对象还可以保存递归调用的中间状态，并且可为各个调用层所访问。从而解决该问题。

提示：

1. 许多问题是以递归的形式进行解释的，这只是因为它比非递归的形式更为清晰。
2. 但是这些问题的迭代实现往往比递归实现效率更高，虽然代码的可读性稍微差些。
3. 当一个问题相当复杂，难以用迭代实现时，此时递归实现的简洁性便可以补偿它所带来的运行时开销。

函数递归的经典题目

1. 汉诺塔问题
2. 青蛙跳台阶问题

补充：VS编译器中底层用的是cl.exe、link.exe编译器