C语言基础篇3：函数

1 函数简介

        C源程序是由函数组成的，一个程序往往由多个函数组成，函数是程序实现模块化变成的基本的单元，一般是为了完成某一个特定的功能，相当于其他语言中的子程序。一个较大程序的各项功能都是由各个子程序共同完成的，或者说C程序的全部工作都是由各式各样的函数完成的。

1.1 概述

        一个完整的C程序是通过函数之间互相调用实现的。通过对函数模块的调用，可以实现相应的功能。在进行程序设计时，会将一些常用的功能模块编写成函数，放在函数库中供公共使用。有些函数是按照ANSI C的要求随C语言编译器提供的，这种函数称为库函数。像printf、scanf等，都属于库函数。

        每个程序的入口和出口都是位于main函数中。编写程序时，并不是将所有的内容都放在main方法中。为了方便规划、组织、编写和调试，一般的做法是将一个程序划分为若干个程序模块，每个程序模块都完成一部分功能。这样不同的程序模块可以由不同的人来完成，从而提高软件开发效率。

        也就是说，main函数可以调用其他的函数，其他函数也可以互相调用。在main函数中调用其他的函数，这些函数执行完毕后又返回到man函数中。通常把这些被调用的函数称为下层函数。函数调用发生时，立即执行被调用的函数，而调用者则进入等待的状态，直到被调用函数执行完毕。函数可以由参数和返回值。

【注意】C程序中所有的函数都是平行的，即在定义函数时是互相独立的，在一个函数中不能嵌套定义另一个函数，函数间可以互相调用，但main函数是不能被调用的。

【示例1.1】在主函数中调用其他函数

#include 
void Move();
void Build();
void Paint();
int main(){
    Move();
    Build();
    Paint();
    return 0;
}
void Move(){
    printf("=============================\n");
    printf("==========执行move函数===================\n");
    printf("=============================\n");
}
void Build(){
    printf("=============================\n");
    printf("==========执行Build函数===================\n");
    printf("=============================\n");
}
void Paint(){
    printf("=============================\n");
    printf("==========执行Paint函数===================\n");
    printf("=============================\n");
}

        下面分析一下这个程序：

        首先，一个源文件是由一个或多个函数组成。一个源程序文件是一个编译单位，即以源程序为单位进行编译，而不是以函数为单位进行编译。

        函数库由C系统提供，用户无须定义，在调用函数之前也不必再程序中作类型说明，只需在程序前包含有该函数原型的头文件即可在程序中直接调用。例如，在上面的程序中用于控制台显示信息的printf函数，之前应在程序开始部分包含stdio.h头文件；又如，要使用其他字符串操作函数strlen、 strcmp等时，也应在程序开始部分包含string.h。

        用于自定义函数，就是用户自己编写的用来实现特定功能的函数，如上面程序中的Move函数等。

        在该程序中，要是printf函数首先要包含stdio.h头文件，之后声明3个自定义函数，最后在主函数中调用3个函数。 

1.2 函数的定义与声明

        1、函数的定义形式

        在程序中编写函数时，函数的定义是让编译器知道函数的功能。函数一般包括用户自己定义和系统提供的标准函数两种。如果是系统提供的标准函数，那么不需要进行定义即可使用，如果是用户自己定义的函数，那么必须遵守“先定义，后使用”的原则。函数的定义分两部分：函数头和函数体。函数的定义语法：

函数返回值的类型名     函数名（形式参数列表） --函数头

 {

        声明部分

        语句部分                                                         --函数体

        return 表达式

}

函数头分三个部分：

        返回值类型：返回值可以是某个C数据类型。

        函数名：函数名也就是函数的标识符，函数名在程序中必须是唯一的。

        参数列表：形式参数列表简称为形参，可以没有变量也可以有多个变量，在进行函数调用时，实际参数将被复制到这些变量中。有时，函数定义中没有形参，叫做无参函数，无参函数一般不用写返回值类型。

函数体：

        函数体位于函数头下方，由一对大括号括起来，大括号决定了函数体的范围。函数体包括局部变量和函数的可执行代码。声明部分包括函数声明、变量定义和变量声明，函数要实现的特定功能，都是在函数体部分通过代码完成。最后通过return返回函数执行的结果。

        2、函数的定义与声明

        在程序中编写函数时，要先对函数进行声明，然后再对函数进行定义。函数的声明是让编译器知道函数的名称、参数、返回值类型等信息。函数的定义是让编译器知道函数的功能。

        函数的声明格式由函数返回值类型、函数名、参数列表和分号4部分组成。例如：

返回值类型   函数名（参数列表）；

        【注意】如果将函数的定义放在调用函数之前，那么就不需要进行函数的声明。此时函数的定义就包含了函数的声明。

        定义：实在编译器内创建了一个对象，为这个对象分配一块内存，并且给对象取一个名字，取得名字就是经常说的变量名或对象名。

        声明：告诉编译器这个名字已经分配到一块内存里，并且这个名字现在归此声明所用，其他地方不允许再用这个名字。

        定义和声明的最大区别：定义创建了对象，并给对象分配内存；声明没有为对象分配内存。

【示例2.1】计算任意两个整数的积

#include 
int mul(int x,int y){
    int z;
    z = x * y;
    return z;
}
int main(){
    int a,b,c;
    printf("请输入a和b ：\n");
    scanf("%d,%d",&a,&b);
    c = mul(a,b);
    printf("a 和 b 的乘积是:%d\n",c);
    return 0;
}

      

2 函数参数

        在调用函数时，大多数情况下，主调函数和被调用函数之间有数据传递关系，这就是前面提到的函数形式。函数参数的作用是传递数据给函数使用，函数利用接收的数据进行具体的操作处理

2.1 形式参数和实际参数

        在使用函数时，通常会涉及两种参数，形式参数和实际参数，两者之间既有联系又有区别。

        形式参数：在定义函数时，函数名后面括号中的变量名称为“形式参数”。在函数调用之前，传递给函数的值将被复制到这些形参中。

        实际参数：在调用一个函数时，也就是真正使用一个函数时，函数后面括号中的参数为“实际参数”。

        在通常情况下，形式参数简称为形参，实际参数简称为实参。

        形参和实参的特点和注意事项如下：

        形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，会释放所分配的内存单元。因此，形参只有在函数内部有效。函数调用结束返回主调函数后则不能在使用该形参变量。

        实参可以是常量、变量、表达式和函数等，不论是什么类型的数据，只要是实参，再到用进行调用时，这个类型量必须是确定的值，以便把这些值传递给形参。为了避免发生“类型不匹配”的错误，实参和形参的类型、数量、书写顺序都必须要保持一致。

        C语言固定，实参变量对形参变量的数值传递是单向传递，即只能由实参传递给形参。

2.2 数组作为函数参数

        上面介绍了，在传递函数参数时，将变量作为函数的参数，除此之外还有一种特殊的情况，即数组作为函数参数。因为将数组作为函数参数进行传递，不同于标准的赋值调用的参数传递方法。下面将介绍数组作为函数参数时的参数传递方法。

        当数组作为函数的参数时，只传递数组的地址，而不是将整个数组赋值到函数中去。当用数组作为实参调用函数时，指向该数组的第一个元素的指针就被传递到函数中。        

        例如：定义一个具有10个元素的整型数组：int array[10] ;

注意：在C语言中，没有任何下标的数组名就是一个指向该数组第一个元素的指针。其中的代码没有下标的数组名array与指向第一个元素的指针*array是相同的。

        由于实参可以是表达式形式，数组元素可以是表达式的组成部分，因此数组元素可以作为函数的实参，与用变量作为函数实参一样，是单向传递。

【示例2.2.1 数组元素作为函数参数】

        

#include 
void showMembers(int i);
int main(){
    int array[10];
    int i ;
    for(i = 0;i<10;i++){
        array[i] = i;
    }
    for(i = 0;i < 10;i++){
        showMembers(array[i]);
    }
    return 0;
}
void showMembers(int i){
    printf("显示的元素是：%d\n" ,i);
}

3 函数调用

        函数的调用方式有3种：函数语句调用、函数表达式和函数参数调用。

        如果自定义函数在主函数的前面时，就不需要在引用头文件后再进行声明，如果自定义函数在主函数的后面时，就需要在引用头文件时进行提前声明。

      3.1  函数语句调用

        把函数的调用作为一个语句就叫函数语句调用。函数语句调用是最长使用的调用函数的方式。

        【示例3.1】函数语句调用：

#include 
void disPlay(){
    printf("hello,world!\n");
}
int main(){
    disPlay();//函数语句调用
    return 0;
}

        3.2 函数表达式调用

        函数出现在一个表达式中，这时要求函数的带回一个确定的值，这个值参加表达式的运算。

        【示例3.2】函数表达式调用

        

#include 
int addNum(int num1,int num2);
int main(){
    int result;
    int num3 = 10;
    result = num3 * addNum(3,5);
    printf("计算的结果是: %d  \n",result);
    return 0;
}
int addNum(int num1,int num2){
    int result;
    result = num1 + num2;
    return result;
}

 

3.3 函数参数调用

        函数调佣可以作为一个函数的实参，将函数返回值作为实参传递到函数中进行使用。函数出现在一个表达式中，这时要求函数带回一个确定的值，这个值参加表达式的运算。

【示例3.3】函数参数调用：

#include 
int addNum(int num1,int num2);
int main(){
    int result;
    result = addNum(20, addNum(3,2));
    printf("result: %d  \n",result);
    return 0;
}
int addNum(int num1,int num2){
    int result;
    result = num1 + num2;
    return result;
}

 

4 函数嵌套

        在C语言中，函数的定义都是互相平行、独立的。也就是说在定义函数时，一个函数体内不能包含定义另一个函数。但是可以嵌套调用函数，也就是说，在一个函数体内可以调用另一个函数。

【示例4】函数嵌套调用

#include 
void a();
void b();
void c();
int main(){
    a();
    return 0;
}
void a(){
    printf("a方法可以调用b方法\n");
    b();
}
void b(){
    printf("b方法可以调用c方法 \n");
    c();
}
void c(){
    printf("c方法被b方法调用 \n");
}