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一、函數(shù)的概念

其實(shí)在C語?也引?函數(shù)（function）的概念，有些翻譯為：?程序，?程序這種翻譯更加準(zhǔn)確?些。C語?中的函數(shù)就是?個(gè)完成某項(xiàng)特定的任務(wù)的??段代碼。這段代碼是有特殊的寫法和調(diào)??法的。C語?的程序其實(shí)是由?數(shù)個(gè)?的函數(shù)組合?成的，也可以說：?個(gè)?的計(jì)算任務(wù)可以分解成若?個(gè)較?的函數(shù)（對(duì)應(yīng)較?的任務(wù)）完成。同時(shí)?個(gè)函數(shù)如果能完成某項(xiàng)特定任務(wù)的話，這個(gè)函數(shù)也是可以復(fù)?的，提升了開發(fā)軟件的效率。 在C語?中我們?般會(huì)?到兩類函數(shù)： ? 庫函數(shù) ? ?定義函數(shù)

二、庫函數(shù)

（2.1）標(biāo)準(zhǔn)庫和頭文件

C語?標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了C語?的各種語法規(guī)則，C語?并不提供庫函數(shù)；C語?的國際標(biāo)準(zhǔn)ANSI C規(guī)定了?些常?的函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，被稱為標(biāo)準(zhǔn)庫，那不同的編譯器?商根據(jù)ANSI提供的C語?標(biāo)準(zhǔn)就給出了?系列函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。這些函數(shù)就被稱為庫函數(shù)。 我們前?內(nèi)容中學(xué)到的 printf 、 scanf 都是庫函數(shù)，庫函數(shù)的也是函數(shù)，不過這些函數(shù)已經(jīng)是現(xiàn)成的，我們只要學(xué)會(huì)就能直接使?了。有了庫函數(shù)，?些常?的功能就不需要程序員??實(shí)現(xiàn)了，?定程度提升了效率；同時(shí)庫函數(shù)的質(zhì)量和執(zhí)?效率上都更有保證。 各種編譯器的標(biāo)準(zhǔn)庫中提供了?系列的庫函數(shù)，這些庫函數(shù)根據(jù)功能的劃分，都在不同的頭?件中進(jìn)?了聲明。 有數(shù)學(xué)相關(guān)的，有字符串相關(guān)的，有?期相關(guān)的等，每?個(gè)頭?件中都包含了，相關(guān)的函數(shù)和類型等信息，庫函數(shù)的學(xué)習(xí)不?著急?次性全部學(xué)會(huì)，慢慢學(xué)習(xí)，各個(gè)擊破就?。

庫函數(shù)相關(guān)頭?件：C 標(biāo)準(zhǔn)庫頭文件 - cppreference.com

（2.2）庫函數(shù)的使用方法

庫函數(shù)的學(xué)習(xí)和查看?具很多，?如： C/C++官?的鏈接：https://zh.cppreference.com/w/c/header cplusplus.com：C library - C++ Reference

這里舉例?pow 函數(shù)的使用：

庫函數(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)庫中對(duì)應(yīng)的頭?件中聲明的，所以庫函數(shù)的使?，務(wù)必包含對(duì)應(yīng)的頭?件，不包含是可能會(huì)出現(xiàn)?些問題的。

注：pow函數(shù)是用來算一個(gè)數(shù)的N次冪的，該函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是底數(shù)，第二個(gè)參數(shù)是次冪。例如上述代碼中計(jì)算的就是2的三次冪。

三、自定義函數(shù)

（3.1）函數(shù)的語法形式

其實(shí)?定義函數(shù)和庫函數(shù)是?樣的，形式如下：

? ret_type? 是?來表?函數(shù)計(jì)算結(jié)果的類型，有時(shí)候返回類型可以是 void ，表?什么都不返回

? fun_name? 是為了?便使?函數(shù)；就像?的名字?樣，有了名字?便稱呼，函數(shù)有了名字?便調(diào) ?，所以函數(shù)名盡量要根據(jù)函數(shù)的功能起的有意義。

? 小括號(hào)中放的是形式參數(shù)，函數(shù)的參數(shù)就相當(dāng)于，??中送進(jìn)去的原材料，函數(shù)的參數(shù)也可以是 void ，明確表?函數(shù)沒有參數(shù)。如果有參數(shù)，要交代清楚參數(shù)的類型和名字，以及參數(shù)個(gè)數(shù)。

? { } 括起來的部分被稱為函數(shù)體，函數(shù)體就是完成計(jì)算的過程。

（3.2）函數(shù)的舉例

這里寫?個(gè)加法函數(shù)，完成2個(gè)整型變量的加法操作。我們根據(jù)要完成的功能，給函數(shù)取名Add，函數(shù)Add需要接收2個(gè)整型類型的參數(shù)，函數(shù)計(jì)算的結(jié)果也是整型。

上述代碼，主函數(shù)中對(duì)Add函數(shù)進(jìn)行調(diào)用完成num1和num2的相加并返回結(jié)果存到 ret 中，再打印到屏幕上。例如：

四、形參和實(shí)參

以我們剛才寫的代碼為例：

（4.1）實(shí)參

在上?代碼中，第6~10?是 Add 函數(shù)的定義，有了函數(shù)后，再第16?調(diào)?Add函數(shù)的。我們把第16?調(diào)?Add函數(shù)時(shí)，傳遞給函數(shù)的參數(shù) num1 和num2，稱為實(shí)際參數(shù)，簡稱實(shí)參。實(shí)際參數(shù)就是真實(shí)傳遞給函數(shù)的參數(shù)。

（4.2）形參

在上?代碼中，第6?定義函數(shù)的時(shí)候，在函數(shù)名 Add 后的括號(hào)中寫的 x 和 y ，稱為形式參數(shù)，簡稱形參。為什么叫形式參數(shù)呢？實(shí)際上，如果只是定義了 Add 函數(shù)，?不去調(diào)?的話， Add 函數(shù)的參數(shù) x和 y 只是形式上存在的，不會(huì)向內(nèi)存申請(qǐng)空間，不會(huì)真實(shí)存在的，所以叫形式參數(shù)。形式參數(shù)只有在函數(shù)被調(diào)?的過程中為了存放實(shí)參傳遞過來的值，才向內(nèi)存申請(qǐng)空間，這個(gè)過程就是形式的實(shí)例化。

（4.3）實(shí)參和形參的關(guān)系

雖然我們提到了實(shí)參是傳遞給形參的，他們之間是有聯(lián)系的，但是形參和實(shí)參各?是獨(dú)?的內(nèi)存空間。這個(gè)現(xiàn)象是可以通過調(diào)試來觀察的。請(qǐng)看下?的代碼和調(diào)試演?:

我們?cè)谡{(diào)試的過程中可以觀察到，x和y確實(shí)得到了num1和num2的值，但是x和y的地址和num1和num2的地址是不?樣的，所以我們可以理解為形參是實(shí)參的?份臨時(shí)拷?。

五、return語句

在函數(shù)的設(shè)計(jì)中，函數(shù)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)return語句，這?講?下return語句使?的注意事項(xiàng)。

? return后邊可以是?個(gè)數(shù)值，也可以是?個(gè)表達(dá)式，如果是表達(dá)式則先執(zhí)?表達(dá)式，再返回表達(dá)式的結(jié)果。

? return后邊也可以什么都沒有，直接寫 return; 這種寫法適合函數(shù)返回類型是void的情況。

? return返回的值和函數(shù)返回類型不?致，系統(tǒng)會(huì)?動(dòng)將返回的值隱式轉(zhuǎn)換為函數(shù)的返回類型。

? return語句執(zhí)?后，函數(shù)就徹底返回，后邊的代碼不再執(zhí)?。

? 如果函數(shù)中存在if等分?的語句，則要保證每種情況下都有return返回，否則會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。

六、數(shù)組做函數(shù)參數(shù)

在使?函數(shù)解決問題的時(shí)候，難免會(huì)將數(shù)組作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，在函數(shù)內(nèi)部對(duì)數(shù)組進(jìn)?操作。例如：寫兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)對(duì)數(shù)組進(jìn)行賦值，另一個(gè)對(duì)數(shù)組進(jìn)行打印。

這?的set_arr函數(shù)要能夠?qū)?shù)組內(nèi)容進(jìn)?設(shè)置，就得把數(shù)組作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，同時(shí)函數(shù)內(nèi)部在設(shè)置數(shù)組每個(gè)元素的時(shí)候，也得遍歷數(shù)組，需要知道數(shù)組的元素個(gè)數(shù)。所以我們需要給set_arr傳遞2個(gè)參數(shù)，?個(gè)是數(shù)組，另外?個(gè)是數(shù)組的元素個(gè)數(shù)。仔細(xì)分析print_arr也是?樣的，只有拿到了數(shù)組和元素個(gè)數(shù)，才能遍歷打印數(shù)組的每個(gè)元素。想要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)函數(shù)，我們還需要知道數(shù)組傳參的?個(gè)重點(diǎn)知識(shí)：

? 函數(shù)的形式參數(shù)要和函數(shù)的實(shí)參個(gè)數(shù)匹配 ? 函數(shù)的實(shí)參是數(shù)組，形參也是可以寫成數(shù)組形式的 ? 形參如果是?維數(shù)組，數(shù)組??可以省略不寫 ? 形參如果是?維數(shù)組，?可以省略，但是列不能省略 ? 數(shù)組傳參，形參是不會(huì)創(chuàng)建新的數(shù)組的 ? 形參操作的數(shù)組和實(shí)參的數(shù)組是同?個(gè)數(shù)組

根據(jù)上述的信息，我們就可以實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)函數(shù)：

七、嵌套調(diào)用和鏈?zhǔn)皆L問

（7.1）嵌套調(diào)用

嵌套調(diào)?就是函數(shù)之間的互相調(diào)?，每個(gè)函數(shù)就??個(gè)樂?零件，正是因?yàn)槎鄠€(gè)樂?的零件互相?縫的配合才能搭建出精美的樂?玩具，也正是因?yàn)楹瘮?shù)之間有效的互相調(diào)?，最后寫出來了相對(duì)?型的程序。

假設(shè)我們計(jì)算某年某?有多少天？，如果要函數(shù)實(shí)現(xiàn)，可以設(shè)計(jì)2個(gè)函數(shù): ? is_leap_year()：根據(jù)年份確定是否是閏年 ? get_days_of_month()：調(diào)?is_leap_year確定是否是閏年后，再根據(jù)?計(jì)算這個(gè)?的天數(shù)

這?段代碼，完成了?個(gè)獨(dú)?的功能。代碼中反應(yīng)了不少的函數(shù)調(diào)?：

? main 函數(shù)調(diào)? scanf 、 printf 、 get_days_of_month

? get_days_of_month 函數(shù)調(diào)? is_leap_year 未來的稍微??些代碼都是函數(shù)之間的嵌套調(diào)?，但是函數(shù)是不能嵌套定義的。

（7.2）鏈?zhǔn)皆L問

所謂鏈?zhǔn)皆L問就是將?個(gè)函數(shù)的返回值作為另外?個(gè)函數(shù)的參數(shù)，像鏈條?樣將函數(shù)串起來就是函數(shù)的鏈?zhǔn)皆L問。例如：

如果把Add函數(shù)的返回值直接作為printf函數(shù)的參數(shù)呢？這樣就是?個(gè)鏈?zhǔn)皆L問的例?了。

八、函數(shù)的聲明和定義

（8.1）單個(gè)文件

?般我們?cè)谑?函數(shù)的時(shí)候，直接將函數(shù)寫出來就使?了。

上面代碼中，5~9行是函數(shù)的定義，15行是函數(shù)的調(diào)用。這種場(chǎng)景下是函數(shù)的定義在函數(shù)調(diào)?之前，沒啥問題。

那如果我們將函數(shù)的定義放在函數(shù)的調(diào)?后邊，如下：

這個(gè)代碼在VS2022上編譯，會(huì)出現(xiàn)下?的警告信息：

這是因?yàn)镃語?編譯器對(duì)源代碼進(jìn)?編譯的時(shí)候，從第??往下掃描的，當(dāng)遇到第12?的Add函數(shù)調(diào)?的時(shí)候，并沒有發(fā)現(xiàn)前?有Add的定義，就報(bào)出了上述的警告。怎么解決這個(gè)問題呢？就是函數(shù)調(diào)?之前先聲明?下Add這個(gè)函數(shù)，聲明函數(shù)只需要交代清楚：函數(shù)名，函數(shù)的返回類型和函數(shù)的參數(shù)。例如：

第5行就是函數(shù)聲明，函數(shù)聲明中參數(shù)只保留類型，省略掉名字也是可以的。代碼變成這樣就能正常編譯了。

（8.2）多個(gè)文件

?般在企業(yè)中我們寫代碼時(shí)候，代碼可能?較多，不會(huì)將所有的代碼都放在?個(gè)?件中；我們往往會(huì)根據(jù)程序的功能，將代碼拆分放在多個(gè)?件中。?般情況下，函數(shù)的聲明、類型的聲明放在頭?件（.h）中，函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是放在源?件（.c）?件中。如下：

add.h （函數(shù)聲明，頭文件包含）

add.c （函數(shù)定義）

test.c （函數(shù)調(diào)用）

VS2022界面展示：

（8.3）static和extern

static 和?extern? 都是C語?中的關(guān)鍵字。 static 是 靜態(tài)的 的意思，可以?來： ? 修飾局部變量 ? 修飾全局變量 ? 修飾函數(shù) extern 是?來聲明外部符號(hào)的。

在講解 static 和 extern 之前再講?下：作?域和?命周期。

作?域（scope）是程序設(shè)計(jì)概念，通常來說，?段程序代碼中所?到的名字并不總是有效（可?）的，?限定這個(gè)名字的可?性的代碼范圍就是這個(gè)名字的作?域。 1. 局部變量的作?域是變量所在的局部范圍。 2. 全局變量的作?域是整個(gè)?程（項(xiàng)?）。

?命周期指的是變量的創(chuàng)建(申請(qǐng)內(nèi)存)到變量的銷毀(收回內(nèi)存)之間的?個(gè)時(shí)間段。

1. 局部變量的?命周期是：進(jìn)?作?域變量創(chuàng)建，?命周期開始，出作?域?命周期結(jié)束。

2. 全局變量的?命周期是：整個(gè)程序的?命周期。

（8.3.1）static修飾局部變量

代碼一：

代碼二：

代碼1：print_i函數(shù)中的局部變量i是每次進(jìn)?print_i函數(shù)先創(chuàng)建變量（?命周期開始）并賦值為0，然后++，再打印，出函數(shù)的時(shí)候變量?命周期將要結(jié)束（釋放內(nèi)存）。代碼2：我們從輸出結(jié)果來看，i的值有累加的效果，其實(shí)print_i函數(shù)中的i創(chuàng)建好后，出函數(shù)的時(shí)候是不會(huì)銷毀的，重新進(jìn)?函數(shù)也就不會(huì)重新創(chuàng)建變量，直接上次累積的數(shù)值繼續(xù)計(jì)算。結(jié)論：static修飾局部變量改變了變量的?命周期，?命周期改變的本質(zhì)是改變了變量的存儲(chǔ)類型，本來?個(gè)局部變量是存儲(chǔ)在內(nèi)存的棧區(qū)的，但是被 static 修飾后存儲(chǔ)到了靜態(tài)區(qū)。存儲(chǔ)在靜態(tài)區(qū)的變量和全局變量是?樣的，?命周期就和程序的?命周期?樣了，只有程序結(jié)束，變量才銷毀，內(nèi)存才回收。但是作?域是不變的。

使?建議：未來?個(gè)變量出了函數(shù)后，我們還想保留值，等下次進(jìn)?函數(shù)繼續(xù)使?，就可以使?static修飾。

（8.3.2）static修飾全局變量

代碼一：

代碼二：

extern 是?來聲明外部符號(hào)的，如果?個(gè)全局的符號(hào)在A?件中定義的，在B?件中想使?，就可以使? extern 進(jìn)?聲明，然后使?。 代碼1正常，代碼2在編譯的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)鏈接性錯(cuò)誤。

結(jié)論： ?個(gè)全局變量被static修飾，使得這個(gè)全局變量只能在本源?件內(nèi)使?，不能在其他源?件內(nèi)使?。本質(zhì)原因是全局變量默認(rèn)是具有外部鏈接屬性的，在外部的?件中想使?，只要適當(dāng)?shù)穆暶骶涂梢允?；但是全局變量被 static 修飾之后，外部鏈接屬性就變成了內(nèi)部鏈接屬性，只能在??所在的源?件內(nèi)部使?了，其他源?件，即使聲明了，也是?法正常使?的。

使?建議：如果?個(gè)全局變量，只想在所在的源?件內(nèi)部使?，不想被其他?件發(fā)現(xiàn)，就可以使?static修飾。

（8.3.3）static修飾函數(shù)

代碼一：

代碼二：

代碼1是能夠正常運(yùn)?的，但是代碼2就出現(xiàn)了鏈接錯(cuò)誤。

其實(shí) static 修飾函數(shù)和 static 修飾全局變量是?模?樣的，?個(gè)函數(shù)在整個(gè)?程都可以使?，被static修飾后，只能在本?件內(nèi)部使?，其他?件?法正常的鏈接使?了。 本質(zhì)是因?yàn)楹瘮?shù)默認(rèn)是具有外部鏈接屬性的，這使得函數(shù)在整個(gè)?程中只要適當(dāng)?shù)穆暶骶涂梢员皇?。但是被 static 修飾后變成了內(nèi)部鏈接屬性，使得函數(shù)只能在??所在源?件內(nèi)部使?。

使?建議：?個(gè)函數(shù)只想在所在的源?件內(nèi)部使?，不想被其他源?件使?，就可以使? static 修飾。

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