C语言初阶——函数

1. 函数是什么

数学中我们常见到函数的概念。但是C语言中的函数是什么呢？ 维基百科中对函数的定义：子程序

• 在计算机科学中，子程序（英语：Subroutine, procedure, function, routine, method,subprogram, callable unit），是一个大型程序中的某部分代码， 由一个或多个语句块组成。它负责完成某项特定任务，而且相较于其他代码，具备相对的独立性。
• 一般会有输入参数并有返回值，提供对过程的封装和细节的隐藏。这些代码通常被集成为软件库。

C语言中函数的分类：

1. 库函数
2. 自定义函数

2. 库函数

为什么会有库函数？

1. 开发效率高；
2. 稳定性好。

这里我们简单的看看：www.cplusplus.com

简单的总结，C语言常用的库函数都有：

• IO函数
• 字符串操作函数
• 字符操作函数
• 内存操作函数
• 时间/日期函数
• 数学函数
• 其他库函数
  可以参考这篇博客了解库函数
  03-C语言进阶——字符函数和字符串函数
  注意：
  使用库函数，必须包含 #include 对应的头文件。

3.自定义函数

自定义函数和库函数一样，有函数名，返回值类型和函数参数。 但是不一样的是这些都是我们自己来设计。这给程序员一个很大的发挥空间。
函数的组成：

ret_type fun_name(para1, * )
{
statement;//语句项
}
ret_type 返回类型
fun_name 函数名
para1 函数参数

举一个栗子:

写一个函数可以找出两个整数中的最大值。

#include <stdio.h>

int get_max(int x, int y)
{
    
    
	return x > y ? x : y;
}

int main()
{
    
    
	int num1 = 2;
	int num2 = 8;
	int max = get_max(num1, num2);
	printf("max = %d\n", max);
	return 0;
}

结果：

写一个函数可以交换两个整形变量的内容。

#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{
    
    
	int tmp = 0;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
void Swap2(int *px, int *py)
{
    
    
	int tmp = 0;
	tmp = *px;
	*px = *py;
	*py = tmp;
}
int main()
{
    
    
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	Swap1(num1, num2);
	printf("Swap1::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
	Swap2(&num1, &num2);
	printf("Swap2::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
	return 0;
}

我们会发现同样都是实现连个数字的交换但却出现了不一样的结果，是什么原因造成的呢？我们接着往下看

4. 函数参数

要想知道原因，我们首先知道以下两个概念
实际参数（实参）：

真实传给函数的参数，叫实参。实参可以是：常量、变量、表达式、函数等。无论实参是何种类型的变量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。

形式参数（形参）：

形式参数是指函数名后括号中的变量，因为形式参数只有在函数被调用的过程中才实例化（分配内存单元），所以叫形式参数。形式参数当函数调用完成之后就自动销毁了。因此形式参数只在函数中有效。

上面Swap1和Swap2函数中的参数 x，y，px，py 都是形式参数。在main函数中传给Swap1的num1，num2和传给Swap2函数的&num1，&num2是实际参数。
这里我们对函数的实参和形参进行分析：

代码对应的内存分配如下

这里可以看到Swap1函数在调用的时候，x，y拥有自己的空间，同时拥有了和实参一模一样的内容。所以我们可以简单的认为：形参实例化之后其实相当于实参的一份临时拷贝。
而Swap2中指针px，py存放的是num1和num2的地址，解引用时指向的就是num1和num2的内容，因此在执行完交换操作后，num1与num2的内容就被改变了。指针的细节可以参看这篇博客
C语言初阶——指针

5. 函数调用

传值调用

函数的形参和实参分别占有不同内存块，对形参的修改不会影响实参。

传值调用即对应了Swap1，由于是传值调用，只是将num1和num2的数值1和2传递给了形参x，y，因此函数执行完毕后并不会改变num1和num2的数值。
传址调用

传址调用是把函数外部创建变量的内存地址传递给函数参数的一种调用函数的方式。这种传参方式可以让函数和函数外边的变量建立起正真的联系，也就是函数内部可以直接操作函数外部的变量。

传址调用即对应了Swap2，num1和num2的地址被传递给了指针px，py，因此修改指针指向的地址的内容就会改变原来num1和num2所对应的数值。

6. 函数的嵌套调用和链式访问

嵌套调用
函数里面再次调用函数就是嵌套调用

#include<stdio.h>

void FirstFun()
{
    
    
	printf("hello world\n");
}

void SecondFun()
{
    
    
	for (int i = 0; i < 3; ++i)
	{
    
    
		FirstFun();
	}
}

int main()
{
    
    
	SecondFun();
	return 0;
}

结果

链式调用
把一个函数的返回值作为另外一个函数的参数。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    
    
	char arr[20] = "hello";
	int ret = strlen(strcat(arr, "bit"));
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

结果

7. 函数的声明和定义

函数声明：

1. 告诉编译器有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。但是具体是不是存在，无关紧要。
2. 函数的声明一般出现在函数的使用之前。要满足先声明后使用。
3. 函数的声明一般要放在头文件中的。

函数定义：
函数的定义是指函数的具体实现，交待函数的功能实现。
test.h的内容 放置函数的声明

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//函数的声明
int Add(int x, int y);
#endif __TEST_H__

test.c的内容 放置函数的实现

#include "test.h"
//函数Add的实现
int Add(int x, int y)
{
    
    
    return x+y;
}

这种多文件的书写形式，可以看这两个博客的应用实例
C语言小游戏1——三子棋
C语言小游戏2——扫雷

8. 函数递归

什么是递归？
程序调用自身的编程技巧称为递归（ recursion）。 递归做为一种算法在程序设计语言中广泛应用。 一个过程或函数在其定义或说明中有直接或间接调用自身的一种方法，它通常把一个大型复杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解，递归策略只需少量的程序就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。 递归的主要思考方式在于：把大事化小。

递归的两个必要条件

• 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。

最经典的例题就是求n的阶乘

int factorial(int n)
{
    
    
    if(n <= 1)
        return 1;
    else
        return n* factorial(n-1);
}