【C语言篇】从零带你全面了解函数(包括隐式声明等)

2024-10-09 19:08:06 浏览数 (3)

函数概念

数学中我们其实就⻅过函数的概念,⽐如:⼀次函数 y=kx b ,k和b都是常数,给⼀个任意的x,就 得到⼀个y值。

其实在C语⾔也引⼊**函数(function)**的概念,有些翻译为:⼦程序,这种翻译更加准确⼀些。

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,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,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任务的话,这个函数也是可以复⽤的,提升了开发软件的效率。

在C语⾔中我们⼀般会⻅到两类函数:

  • 库函数
  • ⾃定义函数

库函数

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ANSIC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。

我们前⾯内容中学到的 printfscanf 都是库函数,库函数也是函数,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,⼀些常⻅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

有数学相关的,有字符串相关的,有⽇期相关的等,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⼀次性全部学会,慢慢学习,各个击破就⾏。

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 官方链接 cplusplus.com

举例:

sqrt

代码语言:javascript复制
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 
功能

Compute square root 计算平⽅根

Returns the square roo to fx.(返回平⽅根)

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。

实践
代码语言:javascript复制
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
    double d = 16.0;
    double r = sqrt(d);
    printf("%lfn", r);
    return 0;
}
库函数文档的一般格式
  1. 函数原型
  2. 函数功能介绍
  3. 参数和返回类型说明
  4. 代码举例
  5. 代码输出
  6. 相关知识链接

自定义函数

了解了库函数,我们的关注度应该聚焦在⾃定义函数上,⾃定义函数其实更加重要,也能给程序员写代码更多的创造性。

函数语法形式

其实⾃定义函数和库函数是⼀样的,形式如下:

代码语言:javascript复制
ret_type fun_name(形式参数)
{

}
  • ret_type 是函数返回类型
  • fun_name 是函数名
  • ()中放的是形式参数
  • {}括起来的是函数体

我们可以把函数想象成⼩型的⼀个加⼯⼚,⼯⼚得输⼊原材料,经过⼯⼚加⼯才能⽣产出产品,那函数也是⼀样的,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。

  • 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

函数的举例

写⼀个加法函数,完成2个整型变量的加法操作:

代码语言:javascript复制
#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 
    //输出 
    printf("%dn", r);
    return 0;
}

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

所以我们根据上述的分析写出函数:

代码语言:javascript复制
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("%dn", r);
    return 0;
}

Add函数也可以简化为:

代码语言:javascript复制
int Add(int x, int y)
{
 return x y;
}

函数的参数部分需要交代清楚:参数个数,每个参数的类型是什么,形参的名字叫什么。


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

再看看我们前⾯写的代码:

代码语言:javascript复制
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("%dn", r);
    return 0;
}

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16⾏调⽤Add函数的。

**我们把第16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。

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,这个过程就是形参的实例化

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。

这个现象是可以通过调试来观察的。请看下⾯的代码和调试演⽰:

代码语言:javascript复制
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("%dn", r);
    return 0;
}

即x,y和a,b的在内存的地址不同

我们在调试的时候可以观察到,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,所以我们可以理解为形参是实参的⼀份临时拷⻉。

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。

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:

代码语言:javascript复制
#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。

代码语言:javascript复制
#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;
}

数组作为参数传递给了set_arr和print_arr函数了,那这两个函数应该如何设计呢? 这⾥我们需要知道数组传参的⼏个重点知识:

  • 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
代码语言:javascript复制
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");
}

嵌套调用和链式访问

嵌套调用

嵌套调⽤就是函数之间的互相调⽤

假设我们计算某年某⽉有多少天?如果要函数实现,可以设计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确定是否是闰年后,再根据⽉计算这个⽉的天数
代码语言:javascript复制
int is_leap_year(int y)
{
    if(((y%4==0)&&(y0!=0))||(y@0==0))
        return 1;
    else
        return 0;
}
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;
}
int main()
{
    int y = 0;
    int m = 0;
    scanf("%d %d", &y, &m);
    int d = get_days_of_month(y, m);
    printf("%dn", d);
    return 0;
}

函数可以嵌套调用,但不能嵌套定义

链式访问

所谓链式访问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。

比如我们在【C语言篇】scanf和printf万字超详细介绍(基本加拓展用法)中讲到到printf函数返回值的一个案例:

代码语言:javascript复制
include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
    return 0;
}

这就是典型的函数的链式访问


函数的声明和定义

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。

代码语言:javascript复制
#include <stido.h>
//判断⼀年是不是闰年 

int is_leap_year(int y)
{
    if(((y%4==0)&&(y0!=0)) || (y@0==0))
        return 1;
    else
        return 0;
}//这是函数的定义
int main()
{
    int y = 0;
    scanf("%d", &y);
    int r = is_leap_year(y);//这是函数的调用
    if(r == 1)
        printf("闰年n");
    else
        printf("⾮闰年n");
    return 0;
}

如果把定义放在main函数下面:

代码语言:javascript复制
#include <stido.h>
//判断⼀年是不是闰年
int main()
{
    int y = 0;
    scanf("%d", &y);
    int r = is_leap_year(y);//这是函数的调用
    if(r == 1)
        printf("闰年n");
    else
        printf("⾮闰年n");
    return 0;
}

int is_leap_year(int y)
{
    if(((y%4==0)&&(y0!=0)) || (y@0==0))
        return 1;
    else
        return 0;
}//这是函数的定义

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。

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。 **

代码变成这样就能正常编译了

代码语言:javascript复制
#include <stido.h>
//判断⼀年是不是闰年
int is_leap_year(int);//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;
}

int is_leap_year(int y)
{
    if(((y%4==0)&&(y0!=0)) || (y@0==0))
        return 1;
    else
        return 0;
}//函数的定义

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。

隐式声明

在上述我们讲到在函数调用前要声明,但实际上当没有声明时程序仍然能运行,并且没有出现结果错误,只是报警告而已,这就涉及到c语言中的隐式声明。 隐式声明是指:在C语言中,函数在调用前不一定非要声明。如果没有声明,那么编译器会自动按照一种规则,为调用函数的C代码产生汇编代码。

规则是:

  • 对于没有返回值的函数,默认返回int
  • 对于函数参数没有类型的,默认为int

如下代码:

代码语言:javascript复制
#include<stdio.h>
//在编译时遇到add函数发现没有声明
//于是默认自动使用隐式声明,会生成如下代码。
int add(int,int);
//对于main函数和下面的add函数也会把没写的返回值和参数类型全部默认为int
main()     
{
    printf("1   2 = 
n", add(1, 2));
    return 0;
}
add(a, b)        
{
    return a   b;
}

可以发现当函数的返回值和类型都是int时,可以不写声明 但是这是极其不推荐的

当读这样一段代码时,究竟是忘写了还是省略呢,C语言的隐式函数声明,给程序员带来了各种困惑,给程序的稳定性带来了非常坏的影响。

非常非常不推荐,不要贪图省事而用!!! 函数一定要在调用前声明,并且声明和定义时的返回值类型以及参数类型需要写完整!!!

多个文件

⼀般情况下,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,将代码拆分放在多个⽂件中。

函数的声明、类型的声明以及使用的库函数所需要包含的头文件都放在头⽂件(.h)中,函数的实现是放在源⽂件(.c)⽂件中。 如下:

add.c

代码语言:javascript复制
#include "add.h"
//函数的定义 
int Add(int x, int y)
{
    return x y;
}

add.h

代码语言:javascript复制
#include <stdio.h>
//函数的声明 
int Add(int x, int y);

test.c

代码语言:javascript复制
#include "add.h"
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    //函数调⽤ 
    int c = Add(a, b);
    printf("%dn", c);
    return 0;
}

static和extern

staticextern 都是C语⾔中的关键字。

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 是⽤来声明外部符号的。

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。

static修饰局部变量

代码1:

代码语言:javascript复制
#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:

代码语言:javascript复制
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;
}

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)。

最终打印1 1 1 1 1

代码2中,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。

最终打印1 2 3 4 5

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。

static修饰全局变量及extern

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,只要声明时使用extern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。

static修饰函数及extern

代码1是能够正常运⾏的,但是代码2就出现了链接错误。

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,只能在本⽂件内部使⽤,其他⽂件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,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。

代码1正常,代码2在编译的时候会出现链接性错误。

以上就是有关c语言函数的内容啦,各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正,您的支持是我创作的最大动力!❤️

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