函数
函数)
1.概念
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。
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ANSI C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。 printf 、 scanf 都是库函数,库函数的也是函数,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,一些常见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 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。
3.自定义函数
3.1 函数的语法形式
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
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)
{
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;
}
4.1 实参
在上面代码中,第2~7行是 Add 函数的定义,有了函数后,再第17行调⽤Add函数的。
我们把第17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,这个过程就是形式的实例化。
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。
例:
#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;
}
在调试的可以观察到,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,所以可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。
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。
- return语句执行后,函数就彻底返回,后边的代码不再执行。
- 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。
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:写一个函数对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。
简单思考一下,基本的形式应该是这样的:
#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;
}
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。
#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;
}
重点知识:
- 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
根据上述的信息,我们就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");
}
7.函数的声明和定义
7.1 单文件
一般我们在使用函数的时候,直接将函数写出来就使用了。
例:
#include <stido.h>
//判断一年是不是闰年
int is_leap_year(int y)//函数的定义
{
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);//函数的调用
if(r == 1)
printf("闰年\n");
else
printf("非闰年\n");
return 0;
}
如果我们将函数的定义放在函数的调用后边,如下:
#include <stido.h>
int main()
{
int y = 0;
scanf("%d", &y);
int r = is_leap_year(y);//函数的调用
if(r == 1)
printf("闰年\n");
else
printf("非闰年\n");
return 0;
}
//判断一年是不是闰年
int is_leap_year(int y)//函数的定义
{
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7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。
在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。
代码变成这样就能正常编译了。
#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);//函数的调用
if(r == 1)
printf("闰年\n");
else
printf("非闰年\n");
return 0;
}
//判断一年是不是闰年
int is_leap_year(int y)//函数的定义
{
if(((y%4==0)&&(y%100!=0)) || (y%400==0))
return 1;
else
return 0;
}
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。
7.2 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,讲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,函数的实现是放在原文件(.c)文件中。
如下:
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;
}
7.3 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(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。
- 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。
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。
3. 局部变量的生命周期是:进入作用域生命周期开始,出作用域生命周期结束。
4. 全局变量的生命周期是:整个程序的生命周期。
7.3.1 static修饰局部变量
//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;
}
static修饰后:
//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;
}
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。
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。
7.3.2 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连接性错误。
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。
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