【C语言】函数

1. 函数的概念

简述：C语⾔中 函数（function）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。

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。

在C语⾔中我们⼀般会⻅到两类函数：

• 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。这些函数就被称为库函数。

printf 、 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，⼀些常⻅的功能就不需要程序员⾃⼰实现了，⼀定程度提升了效率；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的划分，都在不同的头⽂件中进⾏了声明。

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

C/C++官方的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header

cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

例子：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 是返回值类型 - 表⽰函数计算的结果是double类型的值

2.2.1 功能

Compute square root 计算平方根

Returns the square 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声明的，所以库函数的使⽤，务必包含对应的头⽂件，不包含是有可能会出现⼀些问题的。

例子：计算25的开平方

#include <stdio.h>
#include <math.h>	//sqrt 函数的头文件int main()
{double num = 25.0;printf("%lf\n", sqrt(num));return 0;
}

运行结果：

2.2.4 库函数文档的⼀般格式

1. 函数原型

2. 函数功能介绍

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

3. 自定义函数

了解了库函数，我们的关注度应该聚焦在⾃定义函数上，⾃定义函数其实更加重要，也能给程序员写代码更多的创造性。

3.1 函数的语法形式

⾃定义函数和库函数是⼀样的，形式如下：

ret_type fun_name(形式参数)
{
}

• 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

• 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；就像⼈的名字⼀样，有了名字⽅便称呼，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。

• 函数的参数就相当于，⼯⼚中送进去的原材料，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。

• {}括起来的部分被称为函数体，函数体就是完成计算的过程。

例子：写一个乘法器，完成两个整数的乘法计算

#include <stdio.h>//乘法函数
int Multiplication(int x, int y)
{return x * y;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d%d", &a, &b);int c = Multiplication(a, b);//调用乘法函数printf("%d\n", c);return 0;
}

运行结果：

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。

以后我们可以根据实际需要来设计函数，函数名、参数、返回类型。

4. 实参和形参

在函数使⽤的过程中，把函数的参数分为，实参和形参。

#include <stdio.h>//乘法函数
int Multiplication(int x, int y)
{return x * y;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d%d", &a, &b);int c = Multiplication(a, b);//调用乘法函数printf("%d\n", c);return 0;
}

4.1 实参

上述代码，实现乘法运算，我们调用 Multiplication 函数，传递给函数的参数 a和b，称为实际参数，简称为实参。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，我们定义函数的时候，在函数名 Multiplication 后的括号中写的 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，如果只是定义了 Multiplication 函数，⽽不去调⽤的话， Multiplication 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 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。这个现象是可以通过调试来观察的。请看下⾯的代码和调试演⽰:

#include <stdio.h>//乘法函数
int Multiplication(int x, int y)
{return x * y;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d%d", &a, &b);int c = Multiplication(a, b);//调用乘法函数printf("%d\n", c);return 0;
}

我们在调试的时候可以观察到，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⻉。

5. return 语句

在函数的设计中，函数中经常会出现return语句，这⾥讲⼀下return语句使⽤的注意事项。

• 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。

• 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。

• 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。

• return语句执⾏后，函数就彻底返回，后边的代码不再执⾏。

• 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。

6. 数组做函数参数

在使⽤函数解决问题的时候，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。

⽐如：写⼀个函数对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：

#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[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);set_arr(arr, sz);//设置数组内容为-1print_arr(arr, sz);//打印数组内容return 0;
}

运行结果：

7. 函数的声明和定义

7.1 单个文件

⼀般我们在使⽤函数的时候，直接将函数写出来就使⽤了。

例子：我们要写⼀个函数判断⼀年是否是闰年。

#include <stdio.h>//判断⼀年是不是闰年
//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}
int main()
{int y = 0;scanf("%d", &y);int r = is_leap_year(y);//函数的调用if (r == 1)printf("闰年\n");elseprintf("⾮闰年\n");return 0;
}

这种场景下是函数的定义在函数调⽤之前，没啥问题。

那如果我们将函数的定义放在函数的调⽤后边，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("闰年\n");elseprintf("⾮闰年\n");return 0;
}//判断⼀年是不是闰年
//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}

这个代码在编译器上编译，会出现下⾯的警告信息：

这是因为C语⾔编译器对源代码进⾏编译的时候，从第⼀⾏往下扫描的，当遇到 is_leap_year

函数调⽤的时候，并没有发现前⾯有is_leap_year的定义，就报出了上述的警告。

把怎么解决这个问题呢？就是函数调⽤之前先声明⼀下 is_leap_year 这个函数，声明函数只要交代清楚：函数名，函数的返回类型和函数的参数。如： int is_leap_year(int y)；这就是函数声明，函数声明中参数只保留类型，省略掉名字也是可以的。代码变成这样就能正常编译了。

#include <stdio.h>int is_leap_year(int y);//函数声明int main()
{int y = 0;scanf("%d", &y);int r = is_leap_year(y);//函数的调用if (r == 1)printf("闰年\n");elseprintf("⾮闰年\n");return 0;
}//判断⼀年是不是闰年
//函数的定义
int is_leap_year(int y)
{if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}

运行结果: