【C语言】函数的系统化精讲（二）

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一、 函数的声明和定义

1.1.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。

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
//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;
}
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;
}

那如果我们将函数的定义放在函数的调⽤后边，如下：

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;
}

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main函数的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。

#include 
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;
}

1.2.单个⽂件

一般在企业中，我们在写代码时，可能会有很多代码，不会把所有的代码都放在一个文件中；通常会根据程序的功能，将代码拆分放在多个文件中。
一般情况下，函数的声明和类型的声明放在头文件（.h）中，函数的实现则放在源文件（.c）中。
如下：
add.h

//函数的声明
int Add(int x, int y);

add.c

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

函数详解.c

#include 
#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;
}

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。

二、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（scope）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。

1. 局部变量的作⽤域是变量所在的局部范围。
2. 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。

1. 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。
2. 全局变量的⽣命周期是：整个程序的⽣命周期。

2.1 static 修饰局部变量：

对⽐代码1和代码2的效果，理解 static 修饰局部变量的意义。

代码1—>

//代码1
#include 
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1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。

代码2—>

// 代码2
#include 
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;
}

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。

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。

2.2 static 修饰局部变量：

代码1

add.c

int g_val = 2024;

函数详解.c

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

代码1正常运行：

代码2：

add.c

 static int g_val = 2018;

函数详解.c

#include 
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。

2.3 static 修饰函数

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。
代码1

add.c

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

函数详解.c

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

代码1是能够正常运⾏的

代码2
add.c

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

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

代码2就出现了链接错误:

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。

小总结

使⽤建议：

1. 如果我们希望在函数外保留一个变量的值，并在下次进入函数时继续使用它，我们可以使用static修饰符。。
2. 如果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。

三、函数递归

3.1 递归是什么？

递归是C语言函数中不可避免的一个话题，那么什么是递归呢？
递归实际上是一种问题解决的方法，在C语言中，递归就是函数调用自身。
下面是一个非常简单的C语言递归代码示例：

#include 
int main()
{
	printf("今天你没熬夜吧？\n");
	main();//main函数中⼜调⽤了main函数
	return 0;
}

上述就是⼀个简单的递归程序，只不过上⾯的递归只是为了演⽰递归的基本形式，不是为了解决问题，代码最终也会陷⼊死递归，导致栈溢出（Stack overflow）。

一直在死循环：

3.2.递归的限制条件

递归在书写时有两个必要条件：
• 递归必须有一个限制条件，当满足该条件时，递归停止。
• 每次递归调用后，逼近该限制条件。