C语言——E/函数（8/9）
一、函数的概念
函数：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。
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，这个函数也是可以重复用的，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
二、库函数
1、标准库和头文件
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。同时，库函数的学习不要着急⼀次性全部学会，慢慢学习，各个击破就行。
库函数相关头⽂件：https://zh.cppreference.com/w/c/header
2、库函数的使用方法
C/C++官⽅的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/
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2.2.1 功能
Compute square root 计算平⽅根
Returns the square root of x.（返回平⽅根）
2.2.2 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。
2.2.3 实践
#include
#include
int main()
{
double d = 16.0;
double r = sqrt(d);
printf("%lf\n", r);
return 0;
} 
2.2.4 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
三、自定义函数
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：
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 是函数名：
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；
• 括号中放的是形式参数：
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。
• {}括起来的是函数体函数体就是完成计算的过程。
2、函数的举例
例：写⼀个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。
S1：写出加法函数
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
//输⼊
scanf("%d %d", &a, &b);
//调用加法a和b的相加
//求和的结果放在c中
int c = Add(a, b);
//输出
printf("%d\n", c);
return 0;
}S2：设计函数，取名Add，需要接受2个整型类型的参数，计算结果也是整型
int Add(int x, int y)
{
int z = 0;
z = x + y;
return z;
}
//加法运算的简化代码
//int Add(int x, int y)
//{
// return x + y;
//}
S3：将两个放在一起
看到这，肯定会有人想，“这么简单我用脑袋计算就说出来了，这么做多此一举”。
刚开始学的时候我也这样想过，但是你一定要明白，计算机不懂，我们要教会计算机。这种逻辑关系非常让人着迷，一定要乐在其中享受其中的过程。
四、形参和实参
实参：传递给函数的参数a和b，称为实际参数，实际参数就是真实传递给函数的参数。
形参：函数名 Add 后的括号中写的 x 和 y ，称为形式参数，简称形参。
注： 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。
五、return语句
• 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。
六、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。
例：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。
S1：思考主函数
这是基本类型（不是可执行代码）
#include
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。
S2：遍历打印
#include
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
S3：创建函数
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; iS4：完整代码
void set_arr(int arr2[], int sz2)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < sz2; i++)
{
arr2[i] = -1;
}
}
void print_arr(int arr[],int sz)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
}
int main()
{
int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int sz1 = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
print_arr(arr1, sz1);//打印数组的所有内容
set_arr(arr1, sz1);//将数组的元素全部设置为-1
print_arr(arr1, sz1);//打印数组的所有内容
return 0;
}七、嵌套调用和链式访问
1、嵌套调用
嵌套调用就是函数之间的互相调用，每个函数就是⼀个乐高零件，正是因为多个乐⾼的零件互相⽆缝的配合才能搭建出精美的乐⾼玩具，也正是因为函数之间有效的互相调用，最后写出来了相对⼤型的程序。
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
int is_leap_year(int y)
{
if(((y%4==0)&&(y%100!=0))||(y%400==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("%d\n", d);
return 0;
}
这⼀段代码，完成了⼀个独立的功能。
代码中反应了不少的函数调用：
• main 函数调⽤ scanf 、 printf 、 get_days_of_month
• get_days_of_month 函数调用 is_leap_year
未来的稍微⼤⼀些代码都是函数之间的嵌套调用，但是函数是不能嵌套定义的。
2、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。
例：
#include
int main()
{
int len = strlen("abcdef");//1.strlen求⼀个字符串的⻓度
printf("%d\n", len);//2.打印⻓度
return 0;
} 如果把 strlen 的返回值直接作为 printf 函数的参数呢？这样就是一个链式访问的例子
#include
int main()
{
printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问
return 0;
} 在看⼀个有趣的代码，下⾯代码执⾏的结果是什么呢
#include
int main()
{
printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
return 0;
这个代码的关键是明 printf 函数的返回是啥？
printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的个数。
上⾯的例子中，我们就第一个 printf 打印的是第二个 printf 的返回值，第二个 printf 打印的是第三个 printf 的返回值。
第三个printf打印43，在屏幕上打印2个字符，再返回2
第二个printf打印2，在屏幕上打印1个字符，再放回1
第一个printf打印1
所以屏幕上最终打印：4321
八、函数的声明和定义
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。
例：
#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;
}
//以上就是函数的定义
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;
} 函数的定义在函数调⽤之前，没啥问题。那如果我们将函数的定义放在函数的调用后边就会出现问题。
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，函数调用的时候，并没有发现前面定义，就报出警告。
注：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。
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，将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，函数的实现是放在源文件（.c）中。
如下：
（有关源文件进行 .lib 封装）
3、static和extern
static 和 extern 都是C语⾔中的关键字。
3.1 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。3.2 static（看）
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
1、static 修饰局部变量
对比代码1和代码2的运行结果，理解 static 修饰局部变量的意义。
代码1：会输出1 1 1 1 1
代码2：会输出1 2 3 4 5
分析：
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。
2、static 修饰全局变量
代码2
#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代码1中定义的，在代码2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。
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。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
九、函数递归
1. 什么是递归
递归其实是⼀种解决问题的⽅法，在C语⾔中，递归就是函数⾃⼰调⽤⾃⼰。
递归的思想：
把⼀个⼤型复杂问题层层转化为⼀个与原问题相似，但规模较⼩的⼦问题来求解；直到⼦问题不能再被拆分，递归就结束了。所以递归的思考⽅式就是把⼤事化⼩的过程。
递归中的递就是递推的意思，归就是回归的意思，接下来慢慢来体会。
2. 递归的限制条件
• 递归存在限制条件，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。
3. 递归的举例
3.1 举例1：求n的阶乘
3.2 举例2：顺序打印⼀个整数的每⼀位
4. 递归与迭代
举例3：求第n个斐波那契数
动力不够 鸡汤来凑！！！