C语言基础：函数（作用域、生命周期、值传递与指针传递）

数组做函数参数

注意：

当用数组做函数的实际参数时，则形参应该也要用数组/指针变量来接收，但请注意，此次并不代表传递了数组中所有的元素数据，而是传递了第一个元素的内存地址（数组首地址），形参接收这个地址后，则形参和实参就代表了同一块内存空间，则形参的数据修改会改变实参的。这种数据传递方式我们可以称之为“引用传递”。如果用数组做函数形式参数，那么我们提供另一个形参表示数组的元素个数。原因是数组形参代表的仅仅是实际数组的首地址。也就是说形参只获取到了实际数组元素的开始，并未获取元素的结束。所以提供另一个形参表示数组的元素个数，可以防止在被调函数对实际数组元素访问的越界。但有一个例外，如果是用字符数组做形参，且实际数组中存放的是字符串数据（形参是字符数组，实参是字符串）。则不用表示数组元素的个数的形参，原因是字符串本身会自动结束符\0。

案例

案例1：

/**
 * 需求：数组为参数案例-有两个数组ａ和ｂ，各有10个元素，将它们对应元素逐个地相比（即ａ[0]与ｂ[0]比，
 ａ[1]与ｂ[1]比……）。如果ａ数组中的元素大于ｂ数组中的相应元素的数目多于b数组中元素大于a数组中相应元素
 的数目(例如，a[i]>b]i]6次，b[i]>a[i] 3次，其中i每次为不同的值)，则认为a数组大于b数组，并分别统计出两
 个数组相应元素大于、等于、小于的个数。
 *
 */
 #include 
     {11,22,33,44}
     {05,11,22,54}
     /* 定义一个函数，实现两个数的比较 */
 int large(int x,int y)
 {
     int flag;// 用来存放比较结果
     if(x > y) flag = 1;
         else if(x < y) flag = -1;
         else flag = 0;
         return flag;
 }
 int main()
     {
         // 比较用的两个数组，循环变量，最大，最小，相等
         int a[10],b[10],i,max=0,min=0,k=0;
         printf("请给数组a添加十个整型数据：\n");
         for(i = 0;i < sizeof(a)/sizeof(int);i++)
         {
             scanf("%d",&a[i]);
         }
         printf("\n");
         printf("请给数组b添加十个整型数据：\n");
         for(i = 0;i < sizeof(b)/sizeof(int);i++)
             scanf("%d",&b[i]);
         printf("\n");
         // 遍历
         for(i = 0;i < sizeof(a)/sizeof(int);i++)
         {
             if(large(a[i],b[i])==1)
         {
             max++;
         }
         else if(large(a[i],b[i])==0)
         {
             k++;
         }
         else
         {
             min++;
         }
     }
     printf("max=%d,min=%d,k=%d\n",max,min,k);
     return 0;
 }

变量的作用域

引入问题

我们在函数设计的过程中，经常要考虑对于参数的设计，换句话说，我们需要考虑函数需要几个参数，需要什么类型的参数，但我们并没有考虑函数是否需要提供参数，如果说函数可以访问到已定义的数据，则就不需要提供函数形参，那么我们到底要不要提供函数形参，取决于什么？答案就是变量的作用域（如果函数在变量的作用域范围内，则函数可以直接访问数据，无需提供下形参）

变量的作用域

概念：变量的作用范围，也就是说变量在什么范围有效。

变量的分类

根据变量的作用域不同，变量可以分为：

• 全局变量

• 局部变量

全局变量

序号	解释	作用域
1	定义在函数之外的变量，也成为外部变量或全程变量	从全局变量定义处到本源文件的结束

局部变量

序号	解释	作用域
1	形式参数（形参）	函数作用域
2	函数内定义的变量	函数作用域
3	复合语句中定义的变量	块作用域
4	for循环表达式1定义的变量	块作用域

建议在全局变量定义时初始化，如果不初始化，系统会将全局变量初始化为 0 （0 | \0 | 0.0）

• 使用全局变量的优缺点：

优点：

1. 利用全局变量可以实现一个函数对外输出的多个结果数据。

2. 利用全局变量可以减少函数形参的个数，从而降低内存消耗，以及因为形参传递带来的时间消耗。

缺点：

1.全局变量在程序的整个运行期间，始终占据内存空间，会引起资源消耗。

2.过多的全局变量会引起程序的混乱，造成程序结果错误。

3.降低程序的通用性，特别是当我们进行函数移植时，不仅仅要移植函数，还要考虑全局变量。

4.违反了“高内聚，低耦合”的程序设计原则。

总结：我们发现弊大于利，建议尽量减少对全局变量的使用，函数之间要产生联系，仅通过实参+形参大的方式产生联系。

作用域举例：

注意：

如果全局变量（外部变量）和局部变量同名，程序执行的时候，就近原则

变量的生命周期

• 概念：变量在程序运行中的存在时间。

• 根据变量存在的时间不同，变量可分为静态存储方式和动态存储方式。

• 变量的存储类型

 变量的完整定义格式：[存储类型] 数据类型 变量列表;

• 存储类型

auto

auto存储类型只能修饰局部变量，被auto修饰的局部变量是存储在动态存储区的。auto也是局部变量默认的存储类型。

 int a = 10; 等价于 auto int a = 10;

static

修饰局部变量：局部变量会被存储在静态存储区。局部变量的生命周期被延长，但是作用域不发生改变。

修饰全局变量：全局变量的生命周期不变，但作用域被衰减。一般限制全局变量只能在本文件内。

demo01.c

 #include "demo01.h"
 // 全局变量
 static int fun_a = 10;
 int fun1()

demo02.c

 #include "demo01.h"
 main()
 {
 // 此时fun_a就不能被其他文件访问
 fun_a = 20;
 }

#include 
 void counter() {
 static int count = 0;
 printf("Count: %d\n", count);
 count++;
 }
 int main() {
 counter(); // 输出 Count: 0
 counter(); // 输出 Count: 1
 counter(); // 输出 Count: 2
 return 0;
 }

extern

外部存储类型：只能修饰全局变量，此全局变量可以被其他文件访问。相当于扩展了全局变量的作用域。

extern修饰外部变量，往往是外部变量进行声明，声明该变量是在外部文件中定义的；不是变量定义。

demo01.c

#include "demo01.h"
 int fun_a = 10;
 int fun1(){..}

demo02.c

#include "demo01.h"
 // 声明外部文件的变量
 extern int fun_a;
 // 声明外部文件的函数
 extern int fun1();
 main()
 {
 fun_a = 20;
 fun1();
 }

register

寄存器存储类型：只能修饰局部变量，用register修饰的局部变量会直接存储到CPU的寄存器中，往往将循环变量设置为寄存器存储类型。

 register int a = 10;

static关键字的作用

1. static修饰局部变量，延长其生命周期，但不影响局部变量的作用域。

2. static修饰全局变量，不影响全局变量的生命周期，会限制全局变量的作用域仅限本文件内使用(私有化)；

3. static修饰函数：此函数就称为内部函数，仅限本文件内调用（私有化）。 static int funa(){..}

值传递与指针传递

• 值传递：单向传递，基本数据类型默认是通过值传递的，也就是传递的是数值，也就是内存空间只能被当前变量独享。

• 

• 指针传递：通过指针可以实现类似引用传递的效果，即允许函数内部修改实参的值，传递的是地址，也就是内存空间可以被多个变量共享。

• 引用传递：C语言本身不支持引用传递的语法，但可以通过指针来实现类似的功能。 引用传递意味着在函数调用时，会将实参的引用（即一个别名）传递给形参。这样，函数内部对形参的任何修改都会直接影响到实参。然而，C语言本身并不支持引用传递这种语法。在其他一些编程语言（如C++、Java、Python等）中，引用传递是原生支持的。

案例：

// 值传递（整型、浮点型、字符型..）
 fun(int x)
 {
 printf("%d\n",x); // x = 10
 x = 20; // x = 20
 }
 main()
 {
 int a = 10; // a = 10
 fun(a);
 printf("%d\n",a);// a = 10
 }
 -------------------------------------------------------------------------------------
 // 地址传递（数组、指针、结构体..）
 fun(int x[10])
 {
 printf("%d\n",x[9]);// x[9] = 0
 x[9] = 20; // x[9] = 20
 }
 main()
 {
 int a[10] = {1,2,3};
 fun(a);
 printf("%d\n",a[9]);// a[9] = 20
 }

内部函数和外部函数

• 内部函数：使用static修饰的函数，称作内部函数，内部函数只能在当前文件中调用。

• 外部函数：使用extern修饰的函数，称作外部函数，extern是默认的，可以不写（区分环境），也就是说本质上我们缩写的函数基本上都是外部函数，建议外部函数在被其他文件调用的时候，在其他文件中声明的时候，加上extern关键字，主要是提高代码的可读性。