C语言基础：（六）函数

_OP_CHEN

发布于 2026-01-14 09:04:17

840

文章被收录于专栏：C++C++

在C语言中，函数是程序的基本构建模块，它将复杂的逻辑分解为独立的、可重用的代码单元。通过函数封装，开发者能够提高代码的可读性、维护性和复用性，同时降低程序的设计复杂度。函数不仅能够接收输入参数并返回结果，还能通过作用域规则控制变量的可见性，从而优化内存管理。从简单的工具函数到递归算法，函数在结构化编程中扮演着核心角色，是理解C语言模块化思想的关键入口。掌握函数的定义、调用及传参机制，是迈向高效C语言开发的必经之路。那么话不多说，我们开始学习函数吧！go go go！

一、函数的概念

我们在中学数学中就早已经见过函数的概念，比如：一次函数：y = kx + b，k和b都是常数，只需要给一个任意的x值，就可以得到一个y值。

在C语言中也引入了函数（function）的概念，有些地方将它翻译为：子程序，笔者个人认为子程序这种翻译会更加准确一些。C语言的函数本质上就是一个完成某项特定任务的一小段代码。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，因此我们也可以说，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的任务，那么这个函数也是可以复用的，从而提升开发软件的效率。

在C语言中我们一般会见到两类函数：

库函数
自定义函数

二、库函数

2.1 标准库和头文件

在C语言标准中规定了C语言的各种语法规则，C语言本身并没有提供库函数。而C语言的国际标准ANSI C规定了一些常用的函数的标准，它们被称为标准库，不同的编译器厂商又根据ANSI提供的C语言标准给出了一系列函数的实现，这些函数就被称为库函数。

我们前面所学的 printf、scanf都是库函数，库函数其实也是函数，只不过它们已经是现成的，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，这在一定程度上提升了效率，也同时使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，都各自在不同的头文件中进行了声明。

库函数相关的头文件可以参考以下链接：https://en.cppreference.com/w/c/header.html

在这些头文件中，有数学相关的、字符串相关的以及日期相关的等等，在每一个头文件中都包含了相关的函数和类型等信息。库函数的学习不用着急于一次性全部学会，我们只需要慢慢学习，逐个击破即可。

2.2 库函数的使用方法

库函数的学习和查看工具有很多，比如：

C/C++的官方链接：https://en.cppreference.com/w/c/header.html

cplusplus.com：C library - C++ Reference

下面我们以sqrt函数为例，介绍一下以上技术文档的查阅使用方法。

如上图为sqrt函数的函数介绍界面，Compute square root 即sqrt函数的全名——计算平方根，它的返回值就是x的平方根，界面右上角处的<cmath>和<ctgmath>即代表它位于的头文件。

上图则分别介绍了sqrt函数的参数（parameters）和返回值（return value）。参数x就是需要被计算平方根的值，并且当x的值是负数时会产生报错；函数的返回值就是x的平方根。

不仅如此，C/C++的技术文档还为我们提供了sqrt函数的使用示例和输出示例，如上图所示。

sqrt函数的相关总结如下：

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

三、自定义函数

了解了库函数之后，我们的关注点应该聚焦在自定义函数上，自定义函数其实更加重要，对也能对程序员编写代码提供更多的创造性。

3.1 函数的语法形式

其实自定义函数和库函数的形式是一样的，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

为了更形象地理解函数，我们可以把函数想象成一个小型的加工厂，工厂是需要输入原料的，经过工厂的加工才能生产出产品。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。

3.2 函数的举例

举个例子：我们来写一个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。

#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;
}

我们根据要完成的功能来给函数取名：Add，函数Add需要接收2个整数类型的参数，函数计算的结果也是整型。

因此我们根据上述分析写出函数：

1  #include <stdio.h>
2  int Add(int x, int y)
3  {
4      int z = 0;
5      z = x+y;
6      return z;
7  } 
8
9  int main()
10 {
11     int a = 0;
12     int b = 0;
13      //输⼊
14     scanf("%d %d", &a, &b);
15     //调⽤加法函数，完成a和b的相加
16     //求和的结果放在r中
17     int r = Add(a, b);
18     //输出
19     printf("%d\n", r);
20     return 0;
21 }

不过我们也可以将Add函数简化，将加法运算直接融入进return语句中：

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

需要注意的是，我们在函数的参数部分需要交代清楚：即参数个数、参数的类型、形参名。

以上只是一个例子，未来我们需要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多变的。

四、形参和实参

在函数使用的过程中，我们把函数的参数分为，实参和形参。

4.1 实参

在我们前面写的代码中，第2~7行是Add函数的定义，有了函数后，在第17行再调用Add函数。我们把第17行调用Add函数时，传递给函数的参数a和b，称作实际参数，简称实参。

实际参数其实就是真实传递给函数的参数。

4.2 形参

在上面的代码中，第2行定义函数时，在函数名Add后的括号中写的x和y，称为形式参数，简称为形参。

为什么要把它称为形式参数呢？实际上，如果我们只是定义了Add函数，而不调用它的话，Add函数的参数x和y只是在形式上存在的，是“名存实亡”的，不会向内存申请空间，也就不是真实存在的，所以才把它叫做形式参数。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，才会向内存申请空间，这个过程被叫做形参的实例化。

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，它们之间是有联系的，但实际上形参和实参是各自独立的内存空间，形参的修改是不会影响实参的。

我们可以通过调试来观察这一现象。请看如下代码以及调试演示：

#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;
}

我们通过监视窗口可以观察到，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的地址却是不一样的，所以我们可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。

五、return 语句

在函数的设计中，函数内经常会出现return语句，在这为大家说一些return语句的注意事项。

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，这种写法适用于函数返回类型为void的情况。
return 语句执行之后，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的类型是不一致的，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等分支语句，则需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，但是函数中未使用return返回值，那么函数的返回值此时是未知的。

六、数组作函数参数

在使用函数解决实际问题时，我们有时会将数组作为参数传递给函数，并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。

经过简单思考之后，我们可以得出基本形式如下：

#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;
}

set_arr函数要设置数组内容，必须将数组及其元素个数作为参数传入。函数内部需要遍历数组逐个设置元素，因此必须知道数组长度。同理，print_arr函数也需要接收数组和元素个数这两个参数，才能正确遍历并打印每个元素。

#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;
}

我们将数组作为参数传递给了set_arr和print_arr函数了，那么这两个函数应该如何设计呢？

首先我们需要知道数组传参的几个重要知识：

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，可以省略行，但不能省略列
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

根据上述信息，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[i] = -1;
    }
} 

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

因为我们并不需要set_arr和print_arr函数返回一个值，所以将它们的返回类型定义为void。

七、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，每个函数就像一个乐高零件，需要多个乐高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，最后才能写出相对大型的程序。

现在让我们来实现一个程序，计算某年某月有多少天，那么就需要设计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确定是否为闰年后，再根据月计算本月天数

对于is_leap_year函数，我们可以参考前几期博客中对于判断闰年的代码进行实现，将函数的返回类型定义为int，如果为闰年则返回1，不是闰年则返回0。如下所示：

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

对于get_days_of_month函数，我们可以定义一个数组days，在数组内提前预设好每个月份的天数，并设计一个判断语句：当本年为闰年且本月为2月份时，让本月天数+1，如下所示：

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;
}

最后我们写一个main函数来测试一下：

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;
}

在上述的代码中使用了不少的函数调用：

main 函数调用scanf 、printf 、get_days_of_month函数
get_days_of_month 函数调用 is_leap_year函数

需要注意的是，虽然代码之间可以嵌套调用，但是函数之间是不能嵌套定义的。

7.2 链式访问

所谓链式访问其实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。

以如下代码为例：

#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;
}

上述代码首先调用strlen函数求出了字符串长度，然后又调用了printf函数打印字符串的长度，但如果我们把strlen的返回值直接作为printf函数的参数呢？这便是一个链式访问的例子。如下：

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

我们再来看一段有趣的代码，大家思考一下它的执行结果是什么呢？如下所示：

#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函数的返回值是什么呢？让我们查看一下printf函数的技术文档：

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

由上图所示，printf函数所返回的是打印在屏幕上的字符的个数。那么在上面的代码中，第一个printf打印的是第二个printf的返回值，第二个printf打印的就是第三个printf的返回值。

第三个printf打印的是43，在屏幕上打印了2个字符，然后返回2；第二个printf打印2，在屏幕上打印了1个字符，接着返回1；第一个printf打印1。所以屏幕上最终打印的是：4321。

八、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，而我们往往都将函数的定义相关的代码写在函数调用相关代码之前。

但如果我们将函数的定义放在函数调用后边，如下：

#include <stido.h>
int main()
{
    int y = 0;
    scanf("%d", &y);
    int r = is_leap_year(y);    //函数调用
    if(r == 1)    
        printf("闰年\n");
    else
        printf("⾮闰年\n");
    return 0;
} 

//判断⼀年是不是闰年 --- 函数定义
int is_leap_year(int y)
{
    if(((y%4==0)&&(y%100!=0)) || (y%400==0))
        return 1;
    else
        return 0;
}

这段代码在VS2022上进行编译，会出现如下的警告信息：

这是因为C语言的编译器在对源代码进行编译时，是从第一行向下扫描的，当遇到了第7行的is_leap_year函数调用时，并没有发现前面由is_leap_year的定义，就报出了上述的警告。

那么我们应该怎么解决这个问题呢？这就需要在函数调用之前先声明一下is_leap_year这个函数，声明函数只需要交代清楚：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，函数声明中参数只需要保留类型，省略掉名字也是可以的。修改代码如下就能正常编译了：

#include <stido.h>

int is_leap_year(int y)；//函数声明

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;
} 

//判断⼀年是不是闰年
int is_leap_year(int y)
{
    if(((y%4==0)&&(y%100!=0)) || (y%400==0))
        return 1;
    else
        return 0;
}

总结一下就是，函数的调用一定要满足先声明后使用。函数的定义同时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

一般在编写比较大型的项目时，所涉及的代码量可能比较大，这时我们不会将所有的代码放在一个文件中。我们往往会根据程序的功能，将代码拆分存放在多个文件之中。

一般而言，函数的声明、类型的声明放在头文件（.h）中，而函数的实现就放在源文件（.c）中。如下所示我们可以将前面写的Add函数拆分：

add.c

//函数的定义
int Add(int x, int y)
{
    return x+y;
}

add.h

//函数的声明
int Add(int x, int y);

test.c

#include <stdio.h>
#include "add.h"

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    //函数调⽤
    int c = Add(a, b);
    printf("%d\n", c);
    return 0;
}

运行结果如下：

需要注意的是，当我们要在一个文件中包含另一个我们自己编写的头文件时，需要使用双引号（"文件名"）。有了以上对函数声明和函数定义的理解之后，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。

其中，static 是静态的意思，可以用来：

修饰局部变量
修饰全局变量
修饰函数

extern 则是用来声明外部符号的。

在正视讲解static和extern之前，我们先来讲两个重要的概念：作用域和生命周期。

作用域（scope）是程序设计的概念，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。作出规定如下：

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

我们先来看下面两段代码：

//代码1
#include <stdio.h>
void test()
{
    int i = 0;
    i++;
    printf("%d ", i);
} 

int main()
{
    int i = 0;
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        test();
    } 
    return 0;
}


//代码2
#include <stdio.h>
void test()
{
    //static修饰局部变量
    static int i = 0;
    i++;
    printf("%d ", i);
} 

int main()
{
    int i = 0;
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        test();
    } 
    return 0;
}

我们来对比一下代码1和代码2的效果，理解static修饰局部变量的意义。

代码1中的test函数中的局部变量i是每次进入test函数先创建变量（生命周期开始）并赋值为0，然后++，再打印，出函数的时候变量生命周期将要结束（释放内存）。

代码2中，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在创建好之后，出函数的时候是不会销毁的，在重新进入函数时也就不会重新创建变量，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修饰后就存储到了静态区。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，只有当程序结束之后，变量才会销毁，内存才会回收。但作用域是不变的。

使用建议：如果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，我们就可以使用static修饰变量。

8.3.2 static修饰全局变量

代码1：

add.c

int g_val = 2018;

test.c

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

代码2：

add.c

static int g_val = 2018;

test.c

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

extern是用来声明外部符号的，如果一个全局的符号是在A文件中定义的，但是想在B文件中使用，就可以用extern进行声明，然后使用。

上述代码1能正常运行，而代码2在编译时会出现链接性错误。

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：

add.c

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

test.c

#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
    printf("%d\n", Add(2, 3));
    return 0;
}

代码2：

add.c

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

test.c

#include <stdio.h>
extern int Add(int x, int y);
int main()
{
    printf("%d\n", Add(2, 3));
    return 0;
}

以上代码1是可以正常运行的，但代码2会出现链接性错误。

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，就只能在本文件内部使用，其他文件则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，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。

以上就是本期博客的全部内容啦！在下期博客中博主将手把手带大家利用数组和函数的相关知识，写一个扫雷游戏！敬请期待！！！

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。

原始发表：2025-08-06，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

函数