【C语言】第五期——函数

0 前言

函数是组织好的、可重复使用的、用于执行指定任务的代码块。函数是 C 语言程序实现模块化思想的关键。

在C语言中函数分为以下两种：

(1)库函数:由系统或第三方库提供，直接调用即可，无需了函数内部实现，例如printf、getchar 等函数

(2)用户自定义函数:由程序员手动封装，需要了解函数内部实现以上两种函数都是程序中比较常用的，一般情况下，如果系统库已经提供了实现某个功能的函数，直接调用系统库函数即可，否则用户需要自己编写代码实现

1 定义函数

 return_type function_name( parameter list ){body of the function}

返回类型：一个函数可以返回一个值。return_type 是函数返回的值的数据类型，有些函数执行所需的操作而不返回值，在这种情况下，return_type 是关键字 void

函数名称（function_name）：这是函数的实际名称。函数名和参数列表一起构成了函数签名

参数(parameter)：参数就像是占位符，当函数被调用时，您向参数传递一个值，这个值被称为实际参数，参数列表包括函数参数的类型、顺序、数量。参数是可选的，也就是说，函数可能不包含参数

函数主体：函数主体包含一组定义函数执行任务的语句

无参无返回值函数的定义

void print()
{printf("我是一个无返回值无参数的函数");
}

有参数无返回值函数的定义

void sum(int a, int b)
{printf("a+b=%d", a + b);
}

有参数有返回值函数的定义

int mul(int a, int b)
{return a * b;
}

定义函数注意事项：
(1)同一个.c 文件中，函数名之间不能重名
(2)用户自定义函数一般需要放置在调用它的函数之前，如果放置在调用它的函数之后就需要添加函数声明
(3)函数之间不能嵌套定义，也就是说函数内部不能再定义函数

2 调用函数

定义了函数之后，我们可以通过函数名()的方式来调用，如果函数有参数调用的时候还需要传入参数：函数名（参数1，参数2），如果函数有返回值我们还可以接收函数的返回值

注意：定义函数的时候需要定义到 main函数上面，如果定义到main函数下面需要进行声明

详细看4 函数声明

#include <stdio.h>
void print()
{printf("我是一个无返回值无参数的函数\n");
}void sum(int a, int b)
{printf("a+b=%d\n", a + b);
}int mul(int a, int b)
{return a * b;
}int main()
{print();sum(10, 20);int c = mul(2, 4);printf("c=", c);return 0;
}

3 函数的实参和形参

形参: 就是函数定义时函数名后面小括号中的变量，本质上就是局部变量，在该函数被调用时，由外部为该形参变量进行赋值,形参变量与局部变量的生命周期是一样的，只能在本函数内使用，函数执行结束形参变量就被释放,需要注意的是，形参只能是变量

实参：调用函数的时候实际传入的数据就是函数的实参

#include <stdio.h>
void sum(int a, int b) // 形参
{printf("a+b=%d\n", a + b);
}
int mul(int a, int b) // 形参
{return a * b;
}
int main()
{sum(10, 20); // 实参int a = 2;int b = 3;int c = mul(a, b);  //实参printf("c=", c);return 0;
}

4 函数声明

注意：定义函数的时候需要定义到 main函数上面，如果定义到main函数下面需要进行声明

当把函数定义到main函数下面的时候，默认main函数里面是无法调用这个函数的

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 2;int b = 3;int c = mul(a, b); // 实参printf("c=%d", c);return 0;
}
int mul(int a, int b) // 形参
{return a * b;
}

此代码会提示： main.c:8:13: warning: implicit declaration of function 'mul' [ Wimplicit-function-declaration]

如果想把自定义函数定义到main函数下面，我们就需要声明函数

#include <stdio.h>
// 声明函数
int mul(int a, int b);
int main()
{int a = 2;int b = 3;int c = mul(a, b); // 调用函数printf("c=%d", c);return 0;
}
// 定义函数
int mul(int a, int b)
{return a * b;
}

5 作用域

5.1 局部变量和全局变量

局部变量：定义在函数内部的变量被称为局部变量。局部变量只能在当前函数中访问，不能跨函数访问，函数执行结束时，局部变量将被系统回收

全局变量：全局变量是指在整个程序中都可见的变量。它们可以被任何函数调用并使用。全局变量通常在程序开始时声明，并在程序执行期间保持不变，即使它们的作用域已经消失。虽然全局变量可以提高程序的可重用性和可扩展性，但它们也可能会带来一些潜在的问题，如命名冲突和安全问题

#include <stdio.h>
int x = 2; // 全局变量
int sum()
{int a = 10; // 局部变量int b = 20;printf("a=%d", a);printf("b=%d", b);printf("b=%d", x); // 正确
}
int main()
{sum();// printf("a=%d", a); // 错误   局部变量只能在作用域内访问printf("a=%d", x); // 正确return 0;
}

5.2 static关键字

5.2.1 修饰局部变量

当 static 修饰局部变量时，该变量被称为静态局部变量。其主要作用如下：

1.延长变量的生命周期：普通局部变量存储在栈区，在函数调用结束后就会被销毁；而静态局部变量存储在静态存储区，在程序的整个运行期间都存在，不会因为函数调用结束而被销毁。
2.保持变量的值：静态局部变量只会在第一次函数调用时进行初始化，之后再次调用该函数时，静态局部变量会保留上一次调用结束时的值。

#include <stdio.h>void test() {// 静态局部变量，只会在第一次调用函数时初始化static int count = 0;count++;printf("count = %d\n", count);
}int main() {test();test();test();return 0;
}

代码解释：
在 test 函数中，count 是一个静态局部变量。第一次调用 test 函数时，count 被初始化为 0，然后自增为 1 并输出；第二次调用 test 函数时，count 不会再次被初始化为 0，而是保留上一次的值 1，然后自增为 2 并输出；同理，第三次调用时输出 3。

5.2.2 修饰全局变量

当 static 修饰全局变量时，该变量被称为静态全局变量。其主要作用是限制变量的作用域，使该变量只能在定义它的源文件中使用，而不能被其他源文件通过 extern 关键字引用

// file1.c
#include <stdio.h>
// 静态全局变量，只能在 file1.c 中使用
static int staticGlobalVar = 10;void printStaticGlobalVar() {printf("staticGlobalVar = %d\n", staticGlobalVar);
}

// file2.c
// 尝试在另一个源文件中使用静态全局变量，这是错误的
// extern int staticGlobalVar; int main() {// 这里不能直接使用 staticGlobalVar// printf("staticGlobalVar = %d\n", staticGlobalVar);return 0;
}

代码解释：
在 file1.c 中定义了一个静态全局变量 staticGlobalVar，它只能在 file1.c 文件中使用。在 file2.c 中，即使使用 extern 关键字声明，也无法引用该变量。

5.2.3 修饰函数

当 static 修饰函数时，该函数被称为静态函数。其主要作用也是限制函数的作用域，使该函数只能在定义它的源文件中使用，而不能被其他源文件通过 extern 关键字调用

// file1.c
#include <stdio.h>
// 静态函数，只能在 file1.c 中使用
static void staticFunction() {printf("This is a static function.\n");
}void callStaticFunction() {staticFunction();
}

// file2.c
// 尝试在另一个源文件中声明并调用静态函数，这是错误的
// extern void staticFunction(); int main() {// 这里不能直接调用 staticFunction// staticFunction();return 0;
}

在 file1.c 中定义了一个静态函数 staticFunction，它只能在 file1.c 文件中被调用。在 file2.c 中，即使使用 extern 关键字声明，也无法调用该函数。

6 函数的返回值

按照有无返回值，函数可以分为无返回值函数和有返回值函数。对于无返回值函数前面已经介绍过，这类函数的返回值类型为 void

对于有返回值函数，需要显式指定的返回值类型这类函数的返回值通过 return 语句得到。 retum 是C语言中的关键字，后面可以跟常量、变量、表达式等。例如:

return 100;    //返回常量 100
return a;      //返回变量 a的值
return a + b;  //返回表达式a+b 的运行结果

说明:retumn 语句后面可以加括号也可以不加，例如:

return (100);   //返回常量 100
return (a);     //返回变量 a的值
return (a+b);   //返回表达式a+b 的运行结果

6.1 return语句

return语句的作用主要有以下两个：

(1)返回值：当函数执行到return 语句时，会将return 后面的结果值返回给主调函数，也就是说，在主函数中可以得到被调函数中的数据

(2)终止程序：当return 语句被执行时，它下面的语句将不再执行。因此，retumn 语句可以看作是函数结束的标志，一般放置在函数末尾，以免影响其他语句的正常执行，return 还可以在无返回值的函数中作为终止函数使用

6.2 函数返回值的类型

函数返回值类型指的是函数返回数据的类型。例如:

 char getChar();int getInt();float getFloat();double getDouble();void print();

以上5个函数的返回值类型分别为: 字符型、整型、单精度浮点型、双精度浮点型、无返回值型，当主调函数中需要得到被调函数的返回值时，也要定义与其函数返回值类型对应的变量进行接收

7 函数的其他形式

7.1 函数作为表达式

#include <stdio.h>
int sum(int a, int b)
{return a + b;
}
int main(void)
{int c = 100 + sum(10, 20);printf("c=%d\n", c);return 0;
}

7.2 函数作为实参

#include <stdio.h>
// 声明函数
int mul(int a, int b);
int main()
{int a = 2;int b = 3;printf("c=%d", mul(a, b));return 0;
}
// 定义函数
int mul(int a, int b)
{return a * b;
}