【C语言】函数的系统化精讲（一）

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文章目录

前言
一、库函数
1.1标准库和头⽂件
1.2 库函数的使⽤⽅法

二、⾃定义函数
2.1 函数的语法形式
2.2 形参和实参
2.3 return 语句

三、嵌套调⽤和链式访问
3.1 嵌套调⽤
3.2链式访问

总结

前言

函数的概念：
函数是数学中的概念，可以用来描述线性关系，如一次函数y=kx+b。
在C语言中，函数是一小段代码，用来完成特定任务，可以通过给定的输入参数得到输出结果。

C语言程序由多个小函数组成，可以将复杂的计算任务分解成更小的函数来完成，提高代码的可读性和可维护性。
函数在C语言中具有特殊的书写和调用方式，可以通过函数名和参数列表来调用特定的函数。

函数可以在程序中多次调用，提高代码的重用性和效率。
函数可以有默认参数，提供了一种简化函数调用的方式，减少代码的冗余。
函数可以有递归调用，即函数内部调用自身，用于解决一些需要重复操作的问题。
在C语⾔中我们⼀般会⻅到两类函数：
• 库函数
• ⾃定义函数

一、库函数

1.1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。
看官可想看详解可请点击——>【C语言第二回】main、printf和库函数

库函数相关头⽂件：https://zh.cppreference.com/w/c/header

1.2 库函数的使⽤⽅法

库函数的学习和查看⼯具很多，⽐如：
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 是返回值类型 - 表⽰函数计算的结果是double类型的值

在这里插入图片描述

1功能
Compute square root 计算平⽅根
Returns the square root of x.（返回平⽅根）
.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，不包含是可能会出现⼀些问题的

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
	double d = 81.0;
	double r = sqrt(d);
	printf("%lf\n", r);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

二、⾃定义函数

2.1 函数的语法形式

函数的语法形式
其实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。

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。

让我们来举个例子：计算一下加法吧：
首先，创建两个变量，输入我们想要加的数，

#include <stdio.h>
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
 //to do
 
 //输出
 printf("%d\n", r);
 return 0;
}

然后，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。

#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;
}

当然，rerurn也可以直接返回

int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}

在这里插入图片描述

2.2 形参和实参

#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;
}

1.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。
2.在函数名 Add 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 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，这个过程就是形式的实例化。）

我们在调试的可以观察到，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

2.3 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。

int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}

• 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。

void print()
{
	int a = 0;
	scanf("%d", &a);
	if (a > 5)
	{
		printf("今天你吃了没\n");
		return;//直接跳出，不执行后面的语句
	}
	printf("没吃\n");	
}

int main()
{
	print();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

• 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。

int test()
{
	return 6.88;
}

int main()
{

	int r = test();
	printf("%d", r);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

• 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。

这个代码的结果不是三，而是未定义行为。原因是在add函数中，如果c的值不等于8，没有明确返回值，即没有return语句。这将导致在main函数中使用add函数的返回值时，得到的是未定义的值。所以结果无法确定，可能是任意的值。

==注：==虽然在add函数中没有明确的返回值，但是在实际运行时，根据编译器和操作系统的不同，程序可能会出现一些不同的行为。在你的编译器和操作系统下，可能出现了一种情况，即在add函数中，局部变量c的初始值恰好是3，所以在main函数中打印出来的值是3。但是这种情况并不是所有编译器和操作系统都会出现，所以这个程序的行为是未定义的。因此，不应该依赖这种行为，而应该在add函数中加上明确的返回语句。

三、嵌套调⽤和链式访问

3.1 嵌套调⽤

嵌套调⽤就是函数之间的互相调⽤，每个函数就⾏⼀个乐⾼零件，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乐⾼玩具，也正是因为函数之间有效的互相调⽤，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

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;
}

这⼀段代码，完成了⼀个独⽴的功能。代码中反应了不少的函数调⽤：
• main 函数调⽤ scanf 、 printf get_days_of_month
• get_days_of_month 函数调⽤ is_leap_year

3.2链式访问

链式访问是指将一个函数的返回值作为另一个函数的参数，将函数串起来形成函数链。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int len = strlen("abcdef");//1.strlen求⼀个字符串的⻓度
 printf("%d\n", len);//2.打印⻓度 
 return 0;
}

前面的代码完成了两个动作，考虑将strlen的返回值直接作为printf函数的参数。这样就可以实现链式访问的例子。

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

那如果我连续访问呢？
在看⼀个有趣的代码，下⾯代码执⾏的结果是什么呢？

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

在这里插入图片描述
这个代码的关键是明⽩ printf 函数的返回是啥？
printf定义：

1 int printf ( const char * format, ... );

后面有三个点，说明他的返回的值不止一个。

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

那如果我加多一个空格呢？
执⾏的结果又会是什么呢？

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

在这里插入图片描述

总结

本小节我们主要了解了库函数，⾃定义函数的使⽤⽅法，形参和实参和return 语句
还有我们的嵌套调⽤和链式访问。

库函数相关头⽂件：https://zh.cppreference.com/w/c/header
C/C++官⽅的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/