C语言中的函数（保姆级详细讲解）

文章目录

• • 一. 函数的概念
  • • 1.1 库函数
    • 1.2 自定义函数
  • 二. 函数的参数
  • • 1. 实参
    • 2. 形参
    • 3. 形参和实参的关系（传值调用）
    • 4. 数组做函数参数（传址调用）
  • 三. 函数的 return语句
  • 四. 函数的嵌套调用和链式访问
  • • 1. 嵌套调用
    • 2.链式访问
  • 五. static和extern
  • • 1. 作用域和生命周期
    • 2. static
    • • 2.1 static修饰局部变量
      • 2.2 static修饰函数

一. 函数的概念

C语言中函数（function），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。

1.1 库函数

C语言本身并不提供库函数，但国际标准ANSI规定了一些常用函数的标准，然后不同编译器厂商根据这个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。

库函数相关头文件：https://zh.cppreference.com/w/c/header（自取）

库函数学习和查看工具：
a. C/C++官方链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
b.cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/（英文）

1.2 自定义函数

语法形式：

1 ret_type  fun_name(形式参数)
2 {
3
4 }

• ret_type 是函数返回类型，有时候返回类型可以是 void ，表示什么都不返回
• fun_name 是函数名
• 括号中是形式参数
• {}中是函数体

我们可以把函数想象成一个小型工厂，即参数需要经过函数的计算才能得出结果。
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。

举例：

#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;
}

Add函数可以简化为：

1 int Add(int x, int y)
2 {
3  return x+y;
4 }

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。

二. 函数的参数

1. 实参

在上述例子的Add(a,b)中，作为传递给函数Add的参数a，b，被称为实际参数，简称为实参。
实参就是真实传递给函数的参数。

2. 形参

在上面代码中，Add(int x, int y)中的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，如果只定义了Add函数而不去调用的话，其中的x和y**只是形式上存在，并不会向内存申请空间，不会真实存在，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。

3. 形参和实参的关系（传值调用）

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：

我们在调试的时候可以观察到，x和y确实的到了a和b的值，但是两者的地址并不相同，所以我们可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。

4. 数组做函数参数（传址调用）

在使用函数解决问题时，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。

练： 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：

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");
}

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//数组元素个数
	set_arr(arr, sz);//设置数组内容为-1
	print_arr(arr, sz);//打印数组内容
	return 0;
}

在此需重点注意：
• 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（所以不需要数组大小）
• 形参操作的数组和实参的数组是同一个数组

重点：
数组传参，其实传递的是数组的地址，在形参部分访问数组的时候，其实操作的就是主调函数中的数组

三. 函数的 return语句

在函数中经常会出现return语句，这里讲一下return语句使用时的注意事项：

• return后边可以数值，也可以是表达式，如果是表达式则先执行表达式，在返回表达式的结果。
• return后面可以什么都没有，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化为函数的返回类型。
• return语句执行后，函数就彻底返回，后面代码不再执行。
• 如果函数中存在if等分支语句，则要保证每种情况下都要有return返回（记住是所以情况），否则会出现编译错误。（天坑所在，谨记）

四. 函数的嵌套调用和链式访问

1. 嵌套调用

嵌套调用就是函数之间的相互调用，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？

int is_leap_year(int y)
{
	if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))
		return 1;
	else
		return 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。

2.链式访问

链式访问即将一个函数的返回值作为另外一个函数的参数，像链条一样串起来访问。

下面看一个有趣的代码，思考一下执行结果

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

理解：printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。

详解：上面的例子中，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1
第一个printf打印1
所以屏幕上最终打印：4321

五. static和extern

static和extern都是C语言中的关键字，可以用来修饰函数。
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

在讲解static和extern之前需先讲解：作用域和生命周期

1. 作用域和生命周期

作用域： 通常来说，一段程序代码中所用到的名字并不是总是有效（可用）的，而限定这个名字的可用性的代码就是这个名字的作用域

1. 局部变量的作用域：变量所在的局部范围
2. 全局变量的作用域：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：进入作用域变量的创建，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：整个程序的生命周期。

2. static

2.1 static修饰局部变量

请自行对比代码1和2的效果，更深入理解static修饰局部变量的意义（十分重要）

结论： static修饰局部变量改变了变量的生命周期，生命周期的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与全局变量一样，生命周期就与整个程序的生命周期一样，只有程序结束，变量才销毁，内存才回收。但是作用域不变！！！

使用建议： 如果我们想使用一个变量，当其出了函数，还想保留值，等在下一次进入函数使用，就可以考虑static。

2.2 static修饰函数

代码1正常，但代码2就出现了链接错误。
结论： 一个函数可以在整个工程中使用，被static修饰后，只能在本文件内部使用，其他文件就无法使用。
本质是因为函数和全局变量一样默认是具有外部链接属性，因此函数可以在整个过程中只要适当声明就可以被使用。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属源文件内部使用。
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。