初识C语言-函数

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本笔记主要用于初学者教学为目的，不用于商业用途，如有侵权，请告诉我删除！

1. 函数是什么？

数学中我们常见到的函数的概念。但是你了解C语言中的函数嘛？
百度百科中对函数的定义：子程序

2. C语言中函数的分类

1、库函数
2、自定义函数

2.1 库函数

为什么会有库函数？

有些功能在开发过程中每个程序员都可能用得到，为了支持可移植性和提高程序的效率，所以C语言的基础库中提供了一系列类似的库函数，方便程序员进行软件开发。

那么我们怎么学习库函数呢？
这里可以推荐一个网站供同学们简单的看看：cplusplus

简单的总结，C语言常用的库函数都有：

1、I/O函数
2、字符串操作函数
3、字符操作函数
4、内存操作函数
5、时间/日期函数
6、数学函数
7、其他库函数

我们参照文档，学习几个库函数：

strcpy函数：

char * strcpy (char * destination , const char * source ) ;

对于strcpy函数来说：
char* 是它的返回类型，strcpy是它的函数名，char * destination是它的第一个参数， const char * source是它的第二个参数。

memset函数：

void * memset (void * ptr , int value ,size_t num);

对于memset函数来说，void*是它的返回类型，memset是它的函数名，void * ptr是它的第一个参数，int value是它的第二个参数，size_t是它的第三个参数。

注：库函数必须知道的一个秘密就是：使用库函数，必须包含#include对应的头文件。

2.1.1 如何学会使用库函数

需要全部记住嘛？哒咩！
需要学会怎么查，能看懂函数传参、函数返回类型和函数用途就行！

2.2 自定义函数

如果库函数能干所有的事情，那还要程序员干什么？
所以更加重要的是自定义函数。
自定义函数和库函数一样，有函数名，返回值类型和函数参数。
但是不一样的是这些都是我们自主设计的，这给了我们很大的发挥空间。
函数的组成：

ret_type fun_name(para1, * )
{
 statement;//语句项
}
ret_type 返回类型
fun_name 函数名
para1    函数参数

我们举一个例子：
写一个函数可以找出两个整数中的最大值

#include 
//get_max函数的设计
int get_max(int x, int y)
{
 return (x>y)?(x):(y);
}
int main()
{
 int num1 = 10;
 int num2 = 20;
 int max = get_max(num1, num2);
 printf("max = %d\n", max);
  return 0;
}

再举个例子：
写一个函数可以交换两个整形变量的内容

#include 
//实现成函数，但是不能完成任务
void Swap1(int x, int y)
{
 int tmp = 0;
 tmp = x;
 x = y;
 y = tmp;
}
//正确的版本
void Swap2(int *px, int *py)
{
 int tmp = 0;
 tmp = *px;
 *px = *py;
 *py = tmp;
}
int main()
{
 int num1 = 1;
 int num2 = 2;
 Swap1(num1, num2);
 printf("Swap1::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
 Swap2(&num1, &num2);
 printf("Swap2::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
 return 0;
}

这里为什么第一个函数Swap1不行呢？原因在于函数的传参和地址的运用哦，后续我们会讲到的！

3.函数的参数

3.1 实际参数（实参）：

真实传给函数的参数，叫实参。
实参可以是：常量、变量、表达式、函数等
无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。

3.2 形式参数（形参）：

形式参数是指函数名后括号中的变量，因为形式参数只有在函数调用的过程中才实例化（分配内存单元），所以叫形式参数。形式参数当函数调用完成之后就自动销毁了，因此形式参数只在函数中有效。

上面Swap1和Swap2函数中的参数x,y,px,py都是形式参数。在main函数中传给Swap1和num1，num2和传给Swap2函数的&num1，&num2是实际参数。
这里我们对函数的实参和形参进行分析：

这是主函数中的num1和num2的值和地址：

这是Swap1函数中x和y的值和地址：

这是Swap2函数中的px和py的值和地址：

这里可以看到Swap1函数在调用的时候，x，y拥有自己的空间，同时拥有了和实参一模一样的内容，所以我们可以简单的认为：

形参实例化后其实相当于实参的一份临时拷贝。

4. 函数的调用：

4.1 传值调用

函数的形参和实参分别占有不同内存块，对形参的修改不会影响实参

由前文中讲述：形参实例化后其实相当于实参的一份临时拷贝，那么我们对拷贝的东西进行操作的话，并不会
对原有的东西做出改变。

4.2 传址调用

传址调用是把函数外部创建变量的内存地址传给函数参数的一种调用函数的方式。
这种传参方式可以让函数和函数外边的变量建立起真正的联系，也就是函数内部可以直接操作函数外部的变量。

在传址调用后，在函数内部可以通过地址改变函数外部的数据，在形参实例化后可以对原件进行操作。

4.3 练习1

1、写一个函数可以判断一个数是不是素数。
2、写一个函数判断一年是不是闰年。
3、写一个函数，实现一个整形有序数组的二分查找。
4、写一个函数，每调用一次这个函数，就会将num的值增加1.
参考答案在文末！

5. 函数的嵌套调用和链式访问

函数和函数之间可以根据实际需求进行组合，也就是相互调用。

5.1 嵌套调用

#include 
void new_line()
{
 printf("hehe\n");
}
void three_line()
{
    int i = 0;
 for(i=0; i<3; i++)
   {
        new_line();
   }
}
int main()
{
 three_line();
 return 0;
}

注意：函数可以嵌套调用，但是不能嵌套定义。

5.2 链式访问

把一个函数的返回值作为另一个函数的参数。

#include 
#include 
int main()
{
    char arr[20] = "hello";
 int ret = strlen(strcat(arr,"bit"));//这里介绍一下strlen函数
 printf("%d\n", ret);
 return 0;
}
#include 
int main()
{
    printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
    //结果是啥？
    //注：printf函数的返回值是打印在屏幕上字符的个数
    return 0;
}

6. 函数的声明和定义

6.1 函数声明：

1、高数编译器有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。但是具体是不是存在，函数声明决定不了。
2、函数的声明一般出现在函数的使用之前。要满足先声明后使用。
3、函数的声明一般要放在头文件中的（多文件程序时）。

6.2 函数定义：

函数的定义是值函数的具体实现，交代函数的功能实现。

比如我们建两个文件举个例子：
test.h的内容：
放置函数声明

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//函数的声明
int Add(int x, int y);
#endif //__TEST_H__

test.c的内容
放置函数的实现

#include "test.h"
//函数Add的实现
int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}

这种分文件的书写形式，在以后的工作中会经常用到（考试不考），我们后续会写几个小游戏，到时候同学们会更有感悟。

7. 函数递归

7.1 什么是递归？

程序调用自身的编程技巧称为递归（recursion)。
递归作为一种算法在程序设计语言中广泛应用。一个过程或函数在其定义或说明中有直接或间接调用自身的一种方法，它通常把一个大型复杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解，递归策略只需要少量的程序就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。

递归的主要思考方式在于：把大事化小
（如果期末考试老师想把题目难度加上去的话，可能会出递归压轴，同学们这个板块要注意一下哦）

7.2 递归的两个必要条件

存在限制条件，当满足这个限制条件的时候，递归便不再继续。
每次递归调用之后越来越接近这个限制条件。

7.2.1 练习2

1、接受一个整形值（无符号），按照顺序打印它的每一位。
例如：
输入：1234
输出：1 2 3 4

2、编程函数不允许创建临时变量，求字符串长度

3、求n的阶乘（不考虑溢出）

4、求n个斐波那契数（不考虑溢出）

参考答案戳这里！

7.2.2 自主研究

1、汉诺塔问题
2、青蛙跳台阶问题