c语言函数应用

函数的概念

数学中我们其实就⻅过函数的概念，⽐如：⼀次函数 得到⼀个y值。 y=kx+b ，k和b都是常数，给⼀个任意的x，就 其实在C语⾔也引⼊函数（function）的概念，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语⾔中我们⼀般会见到两类函数：

库函数和自定义函数

库函数

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。 我们前⾯内容中学到的 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，⼀些常见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

有数学相关的，有字符串相关的，有日期相关的等，每⼀个头⽂件中都包含了，相关的函数和类型等信息

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 sqrt(返回平方根)

 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

返回平方根

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，不包含是可能会出现⼀些问题的

实践

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
	double d = 16.0;
	double r = sqrt(d);
	printf("%lf\n", r);
	return 0;
}

库函数文档的一般使用格式

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

函数的语法形式

ret_type fun_name(形式参数)
 {
     //函数体
 }

ret_type：表示返回类型

fun_name：函数名（自定义）

我们可以把函数想象成⼩型的⼀个加⼯⼚，⼯⼚得输⼊原材料，经过⼯⼚加⼯才能⽣产出产

品，那函 数也是⼀样的，函数⼀般会输入⼀些值（可以是0个，也可以是多个），经过函数

内的计算得出结果。

• 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；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

函数的举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int r = a + b;
	printf("%d\n", r);
	return 0;
}

我们根据要完成的功能，给函数取名：Add，函数Add需要接收2个整型类型的参数，函数计算的结果也是整型。

 所以我们根据上述的分析写出函数

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int add(int d, int e)
{
	return d + e;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int r = add(a, b);
	printf("%d\n", r);
	return 0;
}

这时我们写了一个add函数，将两个参数传给这个函数，然后函数用形式参数接受（形式参数可以和实际参数一样）进行处理并返回值

形参和实参

在函数使⽤的过程中，把函数的参数分为，实参和形参。

再看看我们前⾯写的代码

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int add(int d, int e)
{
	return d + e;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int r = add(a, b);
	printf("%d\n", r);
	return 0;
}

实参

在上⾯代码中，主函数上面是 add 函数的定义，有了函数后，再调用add函数的。 我们调用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。

形参

在上⾯代码中，主函数定义函数的时候，在函数名称形参。 为什么叫形式参数呢？实际上，如果只是定义了 add 后的括号中写的 d和e ，称为形式参数，简 add 函数，而不去调用的话， add 函数的参数d和e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。

形参合实参的关系

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

我们在调试的时候可以观察到，d和e确实得到了a和b的值，但是d和e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

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。

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

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	set_arr();
	print_arr();
	return 0;
}

这⾥的set_arr函数要能够对数组内容进⾏设置，就得把数组作为参数传递给函数，同时函数内部在设 置数组每个元素的时候，也得遍历数组，需要知道数组的元素个数。所以我们需要给set_arr传递2个参数，⼀个是数组，另外⼀个是数组的元素个数。仔细分析print_arr也是⼀样的，只有拿到了数组和元 素个数，才能遍历打印数组的每个元素

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	set_arr(arr,sz);
	print_arr(arr,sz);
	return 0;
}

   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

• 形参操作的数组和实参的数组是同⼀个数组

void set_arr(int arr[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		arr[i] = -1;
	}
}
void print_arr(int arr[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ",arr[i]);
	}
}

这个时候可以看出来set_arr函数用于将数组中的元素赋值为“-1”，print_arr函数用于打印出我们赋值的元素，整体代码就是这样的

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
void set_arr(int arr[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		arr[i] = -1;
	}
}
void print_arr(int arr[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ",arr[i]);
	}
}
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	set_arr(arr,sz);
	print_arr(arr,sz);
	return 0;
}

嵌套调用和链式访问

嵌套调用

嵌套调用就是函数之间的互相调用，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玩具，也正是因为函数之间有效的调用，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？如果要函数实现，可以设计2个函数:

• 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

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
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;
}
#include <stdio.h>
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;
}

首先在get_days_of_month函数中初始化了13个元素，因为数组下标是从0开始，为了方便就初始化了13个元素，在is_leap_year函数中计算是否为闰年，是闰年就返回1，不是就返回0，get_days_of_month函数就接收该函数的返回值并判断真假，是真就表明是闰年，就在2月的天数加上1，不是闰年就不管，最后get_days_of_month函数返回值就打印

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

#include <stdio.h>
int main()
{
	int len = strlen("abcdef");
	printf("%d\n", len);
		return 0;
}

前⾯的代码完成动作写了2条语句，把如果把strlen的返回值直接作为printf函数的参数呢？这样就是一个链式访问的例子

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

我们来看一个有趣的代码

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

printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。 上面的例⼦中，我们就第⼀个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，再放回1 第⼀个printf打印1 所以屏幕上最终打印：4321

函数的声明和定义

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

比如：我们要写⼀个函数判断⼀年是否是闰年

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

#include <stdio.h>
int main()
{
	int y = 0;
	scanf("%d", &y);
	int r = is_leap_year(y);
	if (r == 1)
		printf("闰年\n");
	else
		printf("⾮闰年\n");
	return 0;
}

int r = is_leap_year(y);表示函数的调用，int is_leap_year(int y)表示函数的定义

接下来我们把函数的定义放在主函数下面

此时编译器会报错，未定义is_leap_year函数，这时就需要进行函数的声明，就是将函数复制一份在主函数上面

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int is_leap_year(int y);//函数的声明
int main()
{
	int y = 0;
	scanf("%d", &y);
	int r = is_leap_year(y);
	if (r == 1)
		printf("闰年\n");
	else
		printf("⾮闰年\n");
	return 0;
}
int is_leap_year(int y)
{
	if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))
		return 1;
	else
		return 0;
}

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

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。 

add.c

int Add(int x, int y)
 {
    return x+y;      //函数的定义
 }

add.h

int Add(int x, int y);  //函数的声明

test.c

 #include <stdio.h>
 #include "add.h"
 int main()
｛
     int a = 10;
 int b = 20;
 int c = Add(a, b);、//调用函数
 printf("%d\n", c);
 return 0   
｝

static和extern

static和extern都是C语⾔中的关键字

static：

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

在讲解之前我们先来了解一下作用域和生命周期

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

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修饰局部变量

#include <stdio.h>                               
void test()
{
	int i = 0;
	i++;
	printf("%d ", i);
}
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		test();
	}
	return 0;
}

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

static修饰函数

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