(六千字心得笔记)零基础C语言入门第八课——函数(上)

news2024/11/8 19:12:08

文章目录

  • 一、函数的概念
    • 1.1 函数的概念
  • 二、库函数
    • 2.1 标准库和头文件
    • 2.2 库函数的使用方法
    • sqrt函数(举例)
      • 功能
      • 包含的头文件
      • 实践
      • 2.2.4 库函数文档的一般格式
  • 三、自定义函数
    • 3.1 自定义函数的语法形式
    • 3.2 函数的举例
  • 四、形参和实参
    • 4.1 实参
    • 4.1 形参
    • 4.3 实参和行参的联系
  • 五、return语句
  • 六、数组做函数参数
  • 七、嵌套调用和链式访问
    • 7.1 嵌套调用
    • 7.2 链式访问
    • 有趣的代码
  • 八、结尾

一、函数的概念

1.1 函数的概念

数学中我们其实就见过函数的概念,比如一次函数:y=kx+b,k和b都是常数,给一个任意的x,就能得到一个y值。
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段小代码。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,也就是说:

一个大的计算任务可以分解为若干个较小的函数(对应较小的任务)完成。同时一个函数如果能够完成某项特定的任务的话,这个函数也可以是复用的。提高了开发软件的效率。

在C语言中我们一般会见到两种函数:

库函数 自定义函数

二、库函数

2.1 标准库和头文件

首先,我们要知道C语言本身并不提供库函数。
那库函数怎么来的呢?
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
所以,不同的编译器厂商可以根据ANSI提供的C语言标准自己开发了一系列函数来进行实现。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,唯一区别是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

库函数的学习不用一次性全部学会,只需要逐步学习下去就可以了。

2.2 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/

我们来举个例子:

sqrt函数(举例)

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

功能

Compute square root 计算平方根
Returns the square root of x.(返回平方根)

包含的头文件

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。
这里需要的头文件是 #include<math.h>

实践

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

看看结果:
在这里插入图片描述
因为计算的结果是double类型,所以有小数点后6位

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

三、自定义函数

了解完库函数,我们再来看自定义函数,自定义函数相对来说会更重要一些

3.1 自定义函数的语法形式

其实自定义函数和库函数的形式是一样的:

ret_type fun_name(形式参数)
{
}

我们可以通过图示来更好理解函数的意义:
在这里插入图片描述
我们可以把函数想象成一个工厂,我们把原材料输入工厂,然后工厂将原料加工成产品,函数也是一样,我们对函数输入一些数值,然后经过函数内的计算(加工),最终得到计算结果(产品)。

• ret_type 是函数返回类型
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 是函数名
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。
• 括号中放的是形式参数
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。
• { }括起来的是函数体
{ }括起来的部分被称为函数体,函数体就是完成计算的过程。

3.2 函数的举例

举个例子:
写一个加法函数,完成2个整型变量的加法操作。

//计算加法
#include<stdio.h>
int Add(int x,int y)//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。
{
	int z = 0;
	z = x+y;
	return z;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;//输入
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int r = Add(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
	printf("%d\n", r);
	return 0;
}

当然,Add函数也可以简化为:

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

上面只是一个例子,未来我们是根据实际需要来设计函数,函数名、参数、返回类型都是可以灵活变化的。

四、形参和实参

在函数使用的过程中,把函数的参数分为,实参形参
再看看我们前面写的代码:

#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;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int r = Add(a, b);
	printf("%d\n", r);
	return 0;
}

4.1 实参

在上面的代码中,我们在调用Add函数的时候,传递给函数的参数a和b就是实际参数,简称实参

4.1 形参

在上面代码中,第二行Add后面的x和y就被称作形式参数,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,这个过程就是形参的实例化

4.3 实参和行参的联系

简单来说,形参是实参的一份临时拷贝

五、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。

六、数组做函数参数

使用函数解决问题时,我们总会遇见数组作为参数传给函数的情况,在函数内对数组进行操作。
我们来看个例子:
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。
简单思考一下,基本的形式应该是这样的:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	set_arr();//设置数组内容为-1
	print_arr();//打印数组内容
	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。

#include <stdio.h>
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-1
	print_arr(arr, sz);//打印数组内容
	return 0;
}

数组作为参数传递给了set_arr 和 print_arr 函数了,那这两个函数应该如何设计呢?
这里我们需要知道数组传参的几个重点知识:

• 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
• 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
形参操作的数组和实参的数组是同一个数组

根据上面的知识,我们可以实现这两个函数:

void set_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		arr[1] = -1;

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

最终,我们就可以写出这段代码:

//写一个函数将一个整形数组的内容全部置为-1,再写一个函数打印数组内容
#include<stdio.h>
void set_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		arr[1] = -1;

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

七、嵌套调用和链式访问

7.1 嵌套调用

嵌套调用简单来说就是函数间的相互配合,就想一辆飞机的部件是由不同的厂家生产出来的,也正是各个部件厂家的相互配合,才能够组成一架飞机。
来看给例子:

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

#include<stdio.h>
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

未来的稍微大一些代码都是函数之间的嵌套调用,但是函数是不能嵌套定义的。

7.2 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
举个例子:

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

//链式访问
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
	printf("%d\n", strlen("abcdef"));
	return 0;
}

有趣的代码

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

这个代码的关键是明白 printf 函数的返回是啥?

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

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

看看结果:
在这里插入图片描述

八、结尾

这一课的内容就到这里了,下节课继续学习函数(下)的一些扩展
如果内容有什么问题的话欢迎指正,有什么问题也可以问我!

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