函数（C语言版）

一.函数的概念

在数学中，我们曾经学习过数学的概念，如：y=kx+b(k,b均为常数)，给定任意一个x的值，均可得出y的值。
C语言中也存在函数的概念，常被称作：子程序。（即函数就是一个完成某项特定的任务的一小段代码）
C语言的程序是由无数个小的函数组合而成。（即将一个大型的计算任务分解成若干个小的函数【对应较小的任务】完成）

二.库函数

2.1标准库和头文件
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。
不同编译器的厂家依据ANSI提供的C语言标准给出了一系列函数的实现，这些函数被称为库函数。
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：
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

1. double sqrt(double x);
2. //sqrt 是函数名
3. //x是函数的参数，表示调用sqrt函数需要传递一个double类型的值
4. //double是返回值类型，表示函数计算的结果是double类型的值

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2.2.1 功能
Compute sqare root 计算平方根
Returns the 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，不包含可能会出现一些问题。
（sqrt的头文件为#include）

三.自定义函数

3.1函数的语法形式

1. ret_typefun_name（形式参数）
2. {
4. }

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ret_type 是函数返回类型（函数计算结果类型）
fun_name 是函数名
（ ）括号中放的是形式参数
{ }括起来的是函数体，即完成计算的过程

3.2自定义函数范例
加法函数：完成2个整型变量的加法操作

1. #include<stdio.h>
2. int Add (int x,int y)
3. {
4. int z;
5. z=x+y;
6. return z;
7. }
8. int main()
9. {
10. int a = 0;
11. int b = 0;
12. //输入
13. scanf("%d %d",&a,&b);
14. //调用加法函数，完成a和b的相加
15. //求和的结果放在r中
16. int r=Add(a,b);
17. //输出
18. printf("%d\n",r);
19. return 0;
20. }

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四.形参和实参

在函数的使用过程中，将函数的而参数分为实参和形参。

1. #include<stdio.h>
2. int Add (int x,int y)
3. {
4. int z;
5. z=x+y;
6. return z;
7. }
8. int main()
9. {
10. int a = 0;
11. int b = 0;
12. //输入
13. scanf("%d %d",&a,&b);
14. //调用加法函数，完成a和b的相加
15. //求和的结果放在r中
16. int r=Add(a,b);
17. //输出
18. printf("%d\n",r);
19. return 0;
20. }

复制代码

4.1实参

1. int r=Add(a,b);

复制代码

该步骤在调用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

1. int Add (int x,int y)

复制代码

该步骤在定义函数的时候，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。

为什么称作形式参数？
实际上，若只是定义Add函数，而不去调用，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。所以称作形式参数。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，这过程就是形参的实例化。

4.3实参和形参的关系
实参是传递给形参的，二者之间是存在联系的，但是实参和实参各自是独立的内存空间。

从调试中可以看出，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的地址似乎不一样的，可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。

五.return语句

return语句使用的注意事项：
（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，系统会⾃动将返回的值隐式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。

六.数组做函数参数

数组传参的重点知识：
（1）函数的形式参数要和函数的实参个数匹配
（2）函数的实参是数组，形参也是可以写成数组形式的
（3）形参如果是⼀维数组，数组⼤⼩可以省略不写
（4）形参如果是⼆维数组，⾏可以省略，但是列不能省略
（5）数组传参，形参是不会创建新的数组的
（6）形参操作的数组和实参的数组是同⼀个数组

1. void set_arr(int arr[], int sz)
2. {
3. int i = 0;
4. for(i=0; i<sz; i++)
5. {
6. arr[i] = -1;
7. }
8. }
9. void print_arr(int arr[], int sz)
10. {
11. int i = 0;
12. for(i=0; i<sz; i++)
13. {
14. printf("%d ", arr[i]);
15. }
16. printf("\n");
17. }

复制代码

七. 嵌套调用和链式访问

7.1嵌套函数

1. int is_leap_year(int y)
2. {
3. if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
4. return 1;
5. else
6. return 0;
7. }
8. int get_days_of_month(int y, int m)
9. {
10. int days[] = {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
11. int day = days[m];
12. if (is_leap_year(y) && m == 2)
13. day += 1;
14. return day;
15. }
17. int main()
18. {
19. int y = 0;
20. int m = 0;
21. scanf("%d %d", &y, &m);
22. int d = get_days_of_month(y, m);
23. printf("%d\n", d);
24. return 0;
25. }

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7.2链式访问

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问
6. return 0;
7. }

复制代码

八.函数的声明和定义

8.1单个文件

1. #include<stdi o.h>
3. int is_leap_year(int y)
4. {
5. if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
6. return 1;
7. else
8. return 0;
9. }
10. int main()
11. {
12. int y = 0;
13. scanf("%d", &y);
14. int r = is_leap_year(y);
15. if(r == 1)
16. printf("闰年\n");
17. else
18. printf("⾮闰年\n");
19. return 0;
20. }

复制代码

下述部分为函数的定义

1. int is_leap_year(int y)
2. {
3. if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
4. return 1;
5. else
6. return 0;
7. }

复制代码

下述部分为函数的调用

1. int r = is_leap_year(y);

复制代码

若将函数的定义放在函数的调⽤后边

1. #include <stdio.h>
2. int main()
3. {
4. int y = 0;
5. scanf("%d", &y);
6. int r = is_leap_year(y);
7. if(r == 1)
8. printf("闰年\n");
9. else
10. printf("⾮闰年\n");
11. return 0;
12. }
13. int is_leap_year(int y)
14. {
15. if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
16. return 1;
17. else
18. return 0;
19. }
20. //该代码在VS2022上编译，会出现警告信息！！！

复制代码

1. //修正后的代码
2. #include <stdio.h>
4. int is_leap_year(int y)；
6. int main()
7. {
8. int y = 0;
9. scanf("%d", &y);
10. int r = is_leap_year(y);
11. if(r == 1)
12. printf("闰年\n");
13. else
14. printf("⾮闰年\n");
15. return 0;
16. }
18. int is_leap_year(int y)
19. {
20. if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==0))
21. return 1;
22. else
23. return 0;
24. }

复制代码

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
当我们书写代码体量过大时，不会将所有代码都放在一个文件里面，会依据程序的功能将代拆分成后放在多个文件中。
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。

如下所示：
add.c

1. //函数的定义
2. int Add(int x,int y)
3. {
4. return x+y;
5. }

复制代码

add.h

1. //函数的声明
2. int Add(int x,int y);

复制代码

test.c

1. #include<stdio.h>
2. #include"add.h"
4. int main()
5. {
6. int a=10;
7. int b=20;
8. //函数调用
9. int c=Add(a,b);
10. printf("%d\n",c);
11. return 0;
12. }

复制代码

8.3 static 和extern

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。

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：
（1）修饰局部变量；
（2）修饰全局变量；
（3）修饰函数。
extern 是⽤来声明外部符号的。

8.3.1 static修饰局部变量

1. 代码1
2. #include<stdio.h>
3. void test()
4. {
5. int i=0;
6. i++;
7. printf("%d",i);
8. }
9. int main()
10. {
11. int i=0;
12. for(i=0,i<5,i++)
13. {
14. test();
15. }
16. return 0;
17. }

复制代码

1. 代码2
2. #include<stdio.h>
3. void test()
4. {
5. //static修饰局部变量
6. static int i=0;
7. i++;
8. printf("%d",i);
9. }
10. int main()
11. {
12. int i=0;
13. for(i=0,i<5,i++)
14. {
15. test();
16. }
17. return 0;
18. }

复制代码

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。

8.3.2 static 修饰全局变量

1. 代码1
3. add.c
4. int g_val = 2018;
6. test.c
7. #include <stdio.h>
8. extern int g_val;
9. int main()
10. {
11. printf("%d\n", g_val);
12. return 0;
13. }

复制代码

1. 代码2
3. add.c
4. static int g_val = 2018;
6. test.c
7. #include <stdio.h>
8. extern int g_val;
9. int main()
10. {
11. printf("%d\n", g_val);
12. return 0;
13. }

复制代码

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

1. 代码1
3. add.c
4. int Add(int x, int y)
5. {
6. return x+y;
7. }
9. test.c
10. #include <stdio.h>
11. extern int Add(int x, int y);
12. int main()
13. {
14. printf("%d\n", Add(2, 3));
15. return 0;
16. }

复制代码

1. 代码2
3. add.c
4. static int Add(int x, int y)
5. {
6. return x+y;
7. }
9. test.c
10. #include <stdio.h>
11. extern int Add(int x, int y);
12. int main()
13. {
14. printf("%d\n", Add(2, 3));
15. return 0;
16. }

复制代码

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。
如有错误，请指正批评！！！