函数相关内容介绍

1. 函数的概念

1. 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 y = ax + b ，a和b都是常数，给⼀个任意的

x，就得到⼀个y值。

其实在C语⾔也引⼊函数的概念，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合⽽成的，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语⾔中我们⼀般会⻅到两类函数：

库函数

⾃定义函数

2. 库函数

2.1 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，⼀些常⻅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

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/

2.2.1 功能

Compute square root 计算平⽅根

Returns the square root of x.（返回平⽅根）

2.2.2 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。

2.2.3 实践

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

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

3. 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。

3.1 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。

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。

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)
 {
    return x+y;
 }
 int main()
 {
 int a = 0;
 int b = 0;
 scanf("%d %d", &a, &b);
 int r = Add(a, b);
 printf("%d\n", r);
 return 0;
 }

函数的参数部分需要交代清楚：参数个数，每个参数的类型是啥，形参的名字叫啥。

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。

4. 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。

 #include <stdio.h>
 int Add(int x, int y)
 {
    return x+y;
 }
 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

在上⾯代码中，第2~5⾏是 Add 函数的定义，有了函数后，再第11⾏调⽤Add函数的。

我们把第11⾏调⽤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。

4.2 形参

在上⾯代码中，第2⾏定义函数的时候，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，这个过程就是形参的实例化。

4.3 实参和形参的关系

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。

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

我们在调试的时候可以观察到，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。

5. 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语句执⾏后，函数就彻底返回，后边的代码不再执⾏。

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。

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。

函数的返回类型如果不写，编译器会默认函数的返回类型是int。

函数写了返回类型，但是函数中没有使⽤return返回值，那么函数的返回值是未知的。

6. 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。

int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

set_arr(); print_arr();

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。

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？

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

7. 嵌套调⽤和链式访问

7.1 嵌套调⽤

嵌套调⽤就是函数之间的互相调⽤，每个函数就像⼀个零件，正是因为多个零件互相⽆缝的配合才能搭建出精美工具，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;
}

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。

#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了

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

8. 函数的声明和定义

8.1 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。

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

这种场景下是函数的定义在函数调⽤之前，没啥问题。

那如果我们将函数的定义放在函数的调⽤后边？

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

这个代码在VS2022上编译，会出现下⾯的警告信息：

这是因为C语⾔编译器对源代码进⾏编译的时候，从第⼀⾏往下扫描的，当遇到第6⾏的is_leap_year 函数调⽤的时候，并没有发现前⾯有is_leap_year的定义，就报出了上述的警告。

把怎么解决这个问题呢？就是函数调⽤之前先声明⼀下is_leap_year这个函数，声明函数只要交代清 楚：函数名，函数的返回类型和函数的参数。

如：int is_leap_year(int y)；这就是函数声明，函数声明中参数只保留类型，省略掉名字也是可以

的。

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。

8.2 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。如下:

add.c

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

add.h

int Add(int x, int y);

test.c

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

有了函数声明和函数定义的理解，我们写代码就更加⽅便了。

8.3 static 和 extern

static 和 extern 都是C语⾔中的关键字。

static 是 静态的 的意思,可以⽤来：

修饰局部变量 修饰全局变量 修饰函数

extern 是⽤来声明外部符号的。

在讲解 static 和 extern 之前再讲⼀下：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 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。

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。

全局变量的⽣命周期是：整个程序的⽣命周期。

8.3.1 static 修饰局部变量：

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

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。

使⽤建议：未来⼀个变量出了函数后，我们还想保留值，等下次进⼊函数继续使⽤，就可以使⽤static 修饰。

8.3.2 static 修饰全局变量

代码1 代码2

add.c add.c

int g_val = 2018; static int g_val = 2018;

test.c test.c

#include <stdio.h> #include <stdio.h>

extern int g_val; extern int g_val;

int main() int main()

{ {

printf("%d\n", g_val); printf("%d\n", g_val);

return 0; return 0;

} }

extern 是⽤来声明外部符号的，如果⼀个全局的符号在A⽂件中定义的，在B⽂件中想使⽤，就可以使⽤ extern 进⾏声明，然后使⽤。

代码1正常，代码2在编译的时候会出现链接性错误。

结论：

⼀个全局变量被static修饰，使得这个全局变量只能在本源⽂件内使⽤，不能在其他源⽂件内使⽤。 本质原因是全局变量默认是具有外部链接属性的，在外部的⽂件中想使⽤，只要适当的声明就可以使⽤；但是全局变量被 static 修饰之后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在⾃⼰所在的源⽂件内部使⽤了，其他源⽂件，即使声明了，也是⽆法正常使⽤的。

使⽤建议：如果⼀个全局变量，只想在所在的源⽂件内部使⽤，不想被其他⽂件发现，就可以使⽤

static修饰。

8.3.3 static 修饰函数

代码1 代码2

add.c add.c

int Add(int x, int y) static int Add(int x, int y)

{ {

return x+y; return x+y;

} }

test.c test.c

#include <stdio.h> #include <stdio.h>

extern int Add(int x, int y); extern int Add(int x, int y);

int main() int main()

{ {

printf("%d\n", Add(2, 3)); printf("%d\n", Add(2, 3));

return 0; return 0;

} }

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。

使⽤建议：⼀个函数只想在所在的源⽂件内部使⽤，不想被其他源⽂件使⽤，就可以使⽤ static 修

饰。

以上就是今天的博客内容了，希望能够帮助到读者朋友们！

我们一起继续加油努力💪！

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