【C语言】基础语法4：函数和递归

news2024/10/6 10:28:41

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在本专栏结束后会将所有内容整理成思维导图（结束换链接）并免费提供给大家学习，希望大家纠错指正。本专栏将以基础出发，在之后的教程中将会不断学习并详细讲解C语言的基本语法及其高级用法。
上一节讲了C语言基础中的控制流程结构，接下来让我们来一起学习C语言中的函数和递归。
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作者介绍：

🎓 作者：某不知名编程爱好者📜
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📑 函数和递归
🏷️ 1. 函数的定义与声明
🏷️ 2. 函数的调用与返回值
🏷️ 3. 函数参数的传递方式
🏷️ 4. 函数的重载与递归
🏷️ 5. 递归的调用栈与堆栈溢出
🏷️ 6. 递归与迭代的比较

⚠️ 注意事项
🌰 附：阶乘函数的完整代码示例
🎀小结

📑 函数和递归

函数是C语言中非常重要的概念，它可以将一段代码块封装起来，方便调用和复用。在本文中，我们将介绍C语言函数的基础知识和递归的实现原理。

🏷️ 1. 函数的定义与声明

函数是C语言中的一个代码块，它可以接受参数并返回值。函数的定义包括函数名、参数列表和函数体，例如：

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

这个函数名为add，接受两个int类型的参数a和b，返回它们的和。

在使用函数之前，需要将其声明，告诉编译器函数的返回值类型、函数名和参数列表。例如：

int add(int a, int b);

这个声明告诉编译器有一个名为add的函数，它接受两个int类型的参数，返回一个int类型的值。

🏷️ 2. 函数的调用与返回值

调用函数时，需要使用函数名和参数列表来调用函数。例如：

int sum = add(3, 5);

这个语句将调用add函数，并将3和5作为参数传递给函数。函数执行完毕后，将返回8，将其赋值给变量sum。

🏷️ 3. 函数参数的传递方式

C语言中函数参数的传递方式有两种：值传递和指针传递。
值传递是指将参数的值复制一份传递给函数。在函数内部，对参数的修改不会影响到原始的参数。例如：

void increment(int a)
{
    a++;
}

int main()
{
    int x = 3;
    increment(x);
    printf("%d\n", x); // 输出3
    return 0;
}

在这个例子中，increment函数接受一个int类型的参数a，并将其加1。在main函数中，我们将x的值传递给increment函数，但是函数内部对a的修改不会影响到x的值。

指针传递是指将参数的地址传递给函数。在函数内部，可以通过指针修改原始参数的值。例如：

void increment(int *a)
{
    (*a)++;
}

int main()
{
    int x = 3;
    increment(&x);
    printf("%d\n", x); // 输出4
    return 0;
}

在这个例子中，increment函数接受一个int类型的指针a，并将其指向的值加1。在main函数中，我们将x的地址传递给increment函数，函数内部通过指针对x的值进行修改。

🏷️ 4. 函数的重载与递归

C语言不支持函数重载，也就是说不能定义多个同名的函数，它们的参数列表不同。但是可以使用函数指针和宏定义来实现类似的功能。
递归是指函数调用自身的过程。递归函数必须有一个终止条件，否则会导致无限递归。例如：

int factorial(int n)
{
    if (n == 0)
        return 1;
    else
        return n * factorial(n - 1);
}

这个函数计算n的阶乘。当n等于0时，返回1作为终止条件。否则，返回n乘以factorial(n-1)的结果。

🏷️ 5. 递归的调用栈与堆栈溢出

递归调用会在内存中创建一个调用栈，用于存储每次函数调用的参数和返回值。如果递归层数过多，调用栈可能会耗尽内存，导致堆栈溢出。
为了避免堆栈溢出，可以使用迭代算法或尾递归优化。迭代算法是指使用循环代替递归实现同样的功能。尾递归优化是指将递归函数转换为迭代函数，可以减少调用栈的使用。

🏷️ 6. 递归与迭代的比较

递归和迭代都可以实现同样的功能，但是它们的效率和空间复杂度不同。递归的优点是代码简洁易懂，适合处理递归结构和树形结构。迭代的优点是效率高，适合处理大规模数据和循环结构。

⚠️ 注意事项

编写函数时应该考虑代码的可读性和可维护性。
使用递归时应该注意控制递归深度，避免出现栈溢出等问题。
使用全局变量时应该注意避免命名冲突和不必要的依赖关系。
调用函数时应该注意参数的类型和数量，以及返回值的类型和意义。

🌰 附：阶乘函数的完整代码示例

#include <stdio.h>

int factorial(int n)
{
    if (n == 0)
        return 1;
    else
        return n * factorial(n - 1);
}

int main()
{
    int n = 5;
    int result = factorial(n);
    printf("%d的阶乘是%d\n", n, result);
    return 0;
}