C语言系列之函数
一、函数的概念
函数的概念：（有些翻译为：子程序）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。
在C语⾔中我们⼀般会⻅到两类函数：
库函数：现成的函数，可以直接使用。
自定义函数：自己设计的。
二、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。
之前我们学的printf和scanf函数就是库函数，库函数是现成的，我们可以包含头文件然后拿来直接使用。有了这种库函数，一些代码的实现就不需要程序员自己来实现，提高了编程的效率。
库函数相关头文件：https://zh.cppreference.com/w/c/header
每⼀个头⽂件中都包含了，相关的函数和类型等信息。
2.2库函数的使用
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
double sqrt (double x); //sqrt 是函数名
//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
//double的返回值类型表⽰函数计算的结果是double类型的值
2.2.1功能
通过C++的官网来查找我们可以看到这个库函数的功能，如下图：
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，必须包含对应的头文件，不包含是可能会出现⼀些问题的。比如sqrt这个库函数必须包含：<math.h>这个头文件。
2.2.3实践
sqrt库函数的实现示例：
# include<stdio.h>
# include<math.h>
int main()
{
double s = 25.0;
double n = sqrt(s);
printf("%lf\n", n);
return 0;
}
运行结果如下图：
2.2.4库函数文档的一般格式
1、函数原型
2、函数功能的介绍
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
三、自定义函数
了解了库函数，我们可以了解一下自定义函数，自定义函数的出现为程序员写的代码创造了更多的可能。下面来介绍自定义函数。
3.1函数的语法形式
自定义函数的语法形式和库函数相似，形式如下：
ret_type fun_name(形式参数)
{
}
注：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
函数通常会输入一些值，然后函数内的计算，来得出结果。
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，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自定义函数的实例
通过上面我们了解到自定义函数的语法形式以及注意事项和作用，我们下面来举一些示例：
例：写一个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。
#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
int z = x + y;
return z;//这个代码块可改为return x+y;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
int c = Add(a, b);
printf("c = %d", c);
return 0;
}
在VS上运行的话会出现scanf报错问题可以查看我前面的文章来解决，可永久解决这个问题。
四、形参和实参
接下来我们来看看形参和实参，我们先看看前面写的代码。
#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
int z = x + y;
return z;//这个代码块可改为return x+y;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
int c = Add(a, b);
printf("c = %d", c);
return 0;
}
4.1实参
在写完Add函数后，我们要使用的话就必须去调用它，并且给它传入自己想要给的参数，Add函数写完后在main函数中调用，在调用的时候会传两个参数（a,b），而这两个参数(a,b)就是实参（实际参数）。实际参数就是真实传递给函数的参数。
注：实参：调用函数时，传递给函数的参数就是实参，实际参数。
4.2形参
在写Add函数时，函数名Add后括号中x,y就是形式参数，简称形参。
注：形参：函数定义中，函数名后边的括号中的参数就是形式参数，简称形参。
为什么叫形式参数？
实际上，如果只是定义了Add 后的括号中写的x和y，称为形式参数，简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形参与实参的关系
实参传递给形参，他们之间是有关系的，但是形参和实参是各自独立的内存空间。
下面用调试来看形参和实参的关系，代码如下：
#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;
}
通过调试可以看到：x和y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贝。
注：1.实参和形参是不同的内存空间，对形参的修改不会影响实参。2.实参是形参的一份临时拷贝。
五、return语句
在C语言中经常会遇到return语句，return语句我们要注意以下几点：
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
#include <stdio.h>
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");
}
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
//写一个函数将arr数组的内容全改为-1
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
print_arr(arr,sz);
set_arr(arr,sz);
//写一个函数将arr数组的内容全部打印出来
print_arr(arr,sz);
return 0;
}
上述代码中，利用arr数组做为为set_arr和printf_arr的参数。
重点：
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。
自行实现函数的打印，代码如下：
#include <stdio.h>
void Print(int brr[][5],int r,int c)
{
int i = 0;
for(i = 0; i < r; i++)
{
int j = 0;
for(j = 0;j < c;j++)
{
printf("%d",brr[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
int main()
{
int arr[3][5] = {{1,2,3,4,5},{2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7}};
Print(arr,3,5);
return 0;
}
七、嵌套调用和链式访问
注：函数可以嵌套调用，但是不能嵌套定义。
7.1嵌套调用
嵌套调⽤就是函数之间的互相调⽤。
我们来计算某年某月有多少天？
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。
#include <stdio.h>
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;
}
main 函数调⽤scanf 、 printf 、get_days_of_month 。
get_days_of_month 函数调⽤is_leap_year。
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。
例子如下：
把strlen函数的返回值做为printf的参数，这样一串串起来的，就是链式访问。
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问
return 0;
}
那么我们了解了链式访问后，看看下面代码来想想其运行结果是什么？
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));//43 2 1
return 0;
}
我们先看看printf的返回值，如下:
int printf ( const char * format, ... );
在C语言官网上，查找printf的返回值解释如下图：
注：printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。
由此可见，printf在打印43后返回2，再打印出来2返回1，最后打印1。
八、函数的声明和定义
8.1单个文件
函数的声明——是在告诉编译器，有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。
例子：判断这一年是否为闰年。
#include <stdio.h>
int is_leap_year(int y);
int main()
{
int y = 0;
scanf("%d",&y);
int r = is_leap_year(y);//函数的调用
if(r = 1)
printf("Yes\n");
else
printf("NO\n");
return 0;
}
//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{
if(((y % 4 ==0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 ==0))
return 1;
else
return 0;
}
注：先声明后定义（定义是一种特定的声明）。
如果后定义并且不在前面声明那就会出错，代码如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
int y = 0;
scanf("%d",&y);
int r = is_leap_year(y);//函数的调用
if(r = 1)
printf("Yes\n");
else
printf("NO\n");
return 0;
}
//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{
if(((y % 4 ==0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 ==0))
return 1;
else
return 0;
}
编译器vs就会报错，如下图：
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6放在多个文件8888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888886888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888886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。代码如下：887777777777777777777
add.c中：
7```c
//函数的定义
i77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777nt Add(int x, int y)
{
88return x+y;
}
**acc.h中：**
```c
#pragma once
//函数的声明
int Add(int x, int y);
test.c中：
#include <stdio.h>
#include "add.h"
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
//函数调⽤
int c = Add(a, b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}
运行结果如下图：
总结：函数的定义放在源文件中；函数的声明、类型的声明放在头文件中，这里可以做到代码的隐藏（静态库）。
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：
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。
作用域：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。（即哪里能使用，那里就是作用域）
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。
8.3.1static修饰局部变量
先看如下代码的运行结果：
有static的代码
#include <stdio.h>
void test()
{
static int a = 2;
a++;
printf("%d\n",a);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i = 0;i < 5;i++)
{
test();
}
return 0;
}
无static的代码
#include <stdio.h>
void test()
{
int a = 2;
a++;
printf("%d\n",a);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i = 0;i < 5;i++)
{
test();
}
return 0;
}
由结果运行图我们可以得出以下结论：
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。
8.3.2static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。
第一种：没加static修饰全局变量的
add.c
int g_val = 2024;
test.c
#include <stdio.h>
extern int g_val;
int main()
{
printf("%d\n", g_val);
return 0;
}
运行结果：第一种可以正常运行。
第二种：加了static修饰全局变量的
add.c
static int g_val = 2018;
test.c
#include <stdio.h>
extern int g_val;
int main()
{
printf("%d\n", g_val);
return 0;
}
运行结果：第二种会出现链接错误。
总结：全局变量是具有外部链接属性的，但是被static修饰后，外部链接属性就会变成了内部链接属性，只能在自己所在的.c文件中使用，其他.c文件无法使用（即使声明也无法正常使用）。
使用建议：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。
.C每一个源文件都是单独编译的。
8.3.3 static 修饰函数
第一种没用static修饰函数
add.c
int Add(int x, int y)
{
return x+y;
}
test.c
#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d",&a,&b);
int c = Add(a,b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}
第二种有static修饰函数
add.c
static int Add(int x, int y)
{
return x+y;
}
test.c
#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d",&a,&b);
int c = Add(a,b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}
运行结果：第一种代码(没用static修饰函数)是能够正常运⾏的，但是第二种代码(有static修饰函数)就出现了链接错误。
总结：函数默认也是具有外部链接属性的，但是函数被static修饰后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在自己所在的.c文件中使用，其他.c文件无法使用。