【C语言初阶】史诗级著作 全网最全的函数讲解（全程干货+建议收藏）

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大家好我是Cbiltps，在我的博客中如果有难以理解的句意，难以用文字表达的重点，我会有配图。所以我的博客配图非常重要！！！

如果你对我感兴趣请看我的第一篇博客！

本章重点

本章主要掌握函数的基本使用和递归

1. 函数是什么
2. 库函数
3. 自定义函数
4. 函数参数
5. 函数调用
6. 函数的嵌套调用和链式访问
7. 函数的声明和定义
8. 函数递归

正文开始

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1. 函数是什么？

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数学中我们常见到函数的概念。但是你了解C语言中的函数吗？
维基百科中对函数的定义：子程序

1. 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。
2. 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。

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2. C语言中函数的分类

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1.库函数
2.自定义函数

2.1 库函数

为什么会有库函数？

1. 我们知道在我们学习C语言编程的时候，总是在一个代码编写完成之后迫不及待的想知道结果，想把这个结果打印到我们的屏幕上看看。这个时候我们会频繁的使用一个功能：将信息按照一定的格式打印到屏幕上（printf）。
2. 在编程的过程中我们会频繁的做一些字符串的拷贝工作（strcpy）。
3. 在编程时我们会计算，总是会计算n的k次方这样的运算（pow）。

像上面描述的基础功能，它们不是业务性的代码。我们在开发的过程中每个程序员都可能用的到，为了支持可移植性和提高程序的效率，所以C语言的基础库中提供了一系列类似的库函数，方便程序员进行软件开发。

简单的总结，C语言常用的库函数都有：

• IO函数（intput/output 输入输出函数：printf scanf gethcar putchar …）
• 字符串操作函数（strlen strcmp strcpy strcat …）
• 字符操作函数（tolower toupper …）
• 内存操作函数（memcpy memset memmove memcmp …）
• 时间/日期函数（time …）
• 数学函数（sqrt asb fabs pow …）
• 其他库函数

2.1.1 如何学会使用库函数

那怎么学习库函数呢？
库函数不需要全部记住，需要学会查询工具的使用。

首先给大家推荐几个查询工具（英文挺重要，最起码得看懂文献）：

• MSDN(Microsoft Developer Network) 这是博主经常使用的一个软件
• www.cplusplus.com（这个网站非常的权威，抱歉无法超链接，大家复制搜索！）
• http://en.cppreference.com（英文版）
• http://zh.cppreference.com（中文版）
  

2.2 自定义函数

如果库函数能干所有的事情，那还要程序员干什么？
所有更加重要的是自定义函数。

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

我们来举个例子：

写一个函数来找出两个数的最大值

#include <stdio.h>
//get_max函数的设计
int get_max(int x, int y)//形式参数
{
    
    
	return (x > y) ? (x) : (y);
}

int main()
{
    
    
	int num1 = 10;
	int num2 = 20;
	int max = get_max(num1, num2);//实际参数
	printf("max = %d\n", max);
	
	return 0;
}

写一个函数可以交换两个整形变量的内容。

难点攻克：现实举例，先把酱油倒到空瓶子中，然后把醋倒进酱油瓶，最后把酱油倒进醋瓶。

#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);//传值调用，在下面讲解
	printf("Swap1:num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
	Swap2(&num1, &num2);//传址调用，下面讲解
	printf("Swap2:num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
	
	return 0;
}

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。

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3. 函数的参数

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3.1 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。

3.2 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。

3.3 参数结论

打开内存窗口，我们对上一段代码的实参和形参进行分析

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。

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4. 函数的调用

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4.1 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。

4.2 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真正的联系，也就是函数内部可以直接操
  作函数外部的变量。

（这是一个补充说明）关于函数的传参：我在写结构体（结构体传参）的时候，点到了函数传参的时候，参数是需要压栈的，大家可以去拓展一下。

4.3 练习

1.写一个函数判断范围内的素数

#include <stdio.h>
#include <math.h>

//判断n是否为素数
int is_prime(int n)
{
    
    
	//试除法,有两种方法
	//2~n-1
	//2~sqrt(n)
	int j = 0;
	for (j = 2; j <= sqrt(n); j++)
	{
    
    
		if (n % j == 0)
			return 0;
	}
	return 1;
}

int main()
{
    
    
	//100-200之间的素数
	int i = 0;
	int cnt = 0;
	for (i = 100; i <= 200; i++)
	{
    
    
		//判断i是否为素数
		if (is_prime(i) == 1)
		{
    
    
			printf("%d ", i);
			cnt++;
		}
	}
	printf("\ncount = %d\n", cnt);

	return 0;
}

2.写一个函数判断判断范围内的闰年

#include <stdio.h>

//int is_leap_year(int y)
//{
    
    
//	if (y % 4 == 0)
//	{
    
    
//		if (y % 100 != 0)
//		{
    
    
//			return 1;
//		}
//	}
//	if (y % 400 == 0)
//		return 1;
//
//	return 0;
//}

// 优化后
//int is_leap_year(int y)
//{
    
    
//	if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0))
//		return 1;
//	else
//		return 0;
//}

//再优化后
int is_leap_year(int y)
{
    
    
	return (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0));
}

int main()
{
    
    
	int y = 0;
	for (y = 1000; y <= 2000; y++)
	{
    
    
		//判断y是否为闰年
		//函数
		//是闰年，返回1
		//不是闰年，返回0
		if (is_leap_year(y) == 1)
		{
    
    
			printf("%d ", y);
		}
	}

	return 0;
}

3.写一个函数，实现一个整形有序数组的二分查找

#include <stdio.h>

int main()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int reft = 0;
	int right = sz - 1;
	int mid = 0;
	int k = 0;//要查找的元素
	int flag = 0;//找不到
	printf("请输入您要查找的数字：");
	scanf("%d", &k);
	while (reft <= right)//即使是 reft==right 也有一个元素需要查找
	{
    
    
		mid = (reft + right) / 2;//每次二分查找都要求出中间元素的下标
		if ((arr[mid] < k))
		{
    
    
			reft = mid + 1;
		}
		else if (arr[mid] > k)
		{
    
    
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
    
    
			flag = 1;//找到了
			break;
		}
	}
	if (1 == flag)
	{
    
    
		printf("找到了，下标是%d\n", mid);
	}
	else
	{
    
    
		printf("没找到\n");
	}
	return 0;
}

4.写一个函数，每调用一次这个函数，就会将num的值增加1

#include <stdio.h>

void Use(int* p)
{
    
    
	*p = *p + 1;
}

int main()
{
    
    
	int num = 0;
	Use(&num);
	printf("%d\n", num);
	Use(&num);
	printf("%d\n", num);
	Use(&num);
	printf("%d\n", num);

	return 0;
}

---

5. 函数的嵌套调用和链式访问

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5.1 嵌套调用

#include <stdio.h>

void new_line()
{
    
    
	printf("hehe\n");
}
void three_line()
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
    
    
		new_line();//这一部分就叫嵌套调用
	}
}
int main()
{
    
    
	three_line();

	return 0;
}

函数可以嵌套调用，但是不能嵌套定义。

5.2 链式访问

把一个函数的返回值作为另外一个函数的参数（举两个例子）

//例子1：
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
    
    
	int len = strlen("abc");

	printf("%d\n", len);
	printf("%d\n", strlen("abc"));//链式访问

	return 0;
}

//例子2:
#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));//链式访问
//结果是啥？
//注：printf函数的返回值是打印在屏幕上字符的个数
return 0;
}

//解析：所以打印的是4321

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6. 函数的声明和定义

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6.1 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，函数声明决定不了。
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。

xxx.h的内容:放置函数的声明

//方法1：
#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
//函数的声明
int Add(int x, int y);
#endif

//方法2：完全等价的且简单
#pragam once//这段代码的意思是 防止头文件重复，多次的应用
//后面进行函数的声明
extern int Add(int x, int y);

6.2 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。

xxx.c的内容:放置函数的实现

//函数Add的实现
int Add(int x, int y)
{
    
    
	return x + y;
}

6.3 分模块设计思想

这种分文件的书写形式在大型工程中，有很多好处：

1. 多人协作
2. 封装和隐藏

假设一段代码非常的复杂，不想自己写，我们就可以买别人的代码，但是人家不会把源码卖给你！
但是人家会编译产生一个东西卖给你，这个东西是一个静态库（.lib文件）。

6.3.1 如何编译出 .lib 文件（直接看图）

.lib 文件里面的内容是二进制的信息，然后把 .lib 文件和头文件一起卖给你，这样既可以保护自己的代码还可以把功能卖给你，做到封装和隐藏！

6.3.2 如何添加静态库

之后运行即可！

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7. 函数的递归与迭代

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7.1 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。

7.2 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。

7.2.1 练习1：（画图讲解）

接受一个整型值（无符号），按照顺序打印它的每一位。
例如：
输入：1234，输出 1 2 3 4.

参考代码：

#include <stdio.h>

void print(unsigned int n)
{
    
    
	if (n > 9)//这个就是限制条件
	{
    
    
		print(n / 10);
	}
	printf("%d ", n % 10);
}

int main()
{
    
    
	unsigned int num = 1234;
	print(num);

	return 0;
}

画图讲解：

1.难点攻克：

2.解析思路：

3.补充讲解：
如果在代码中不添加if (n > 9)//这个限制条件会怎么样？

这时运行的时候会卡死，然后调试的时候会报错。
当一个递归无限的走下去，会出现一个错误叫栈溢出。

关于函数栈帧的创建和销毁我会在【C语言进阶】专门写一篇文章讲解，请大家期待！
到时候直接贴链接！！

7.2.2 练习2：（画图讲解）

编写函数不允许创建临时变量，求字符串的长度。

参考代码:

#include <stdio.h>

int my_strlen(char* s)
{
    
    
	if (*s != '\0')
	{
    
    
		return 1 + my_strlen(s + 1);
	}
	else
	{
    
    
		return 0;
	}
}

int main()

{
    
    
	char arr[20] = "abcd";//数组名arr是数组首元素的地址 — char*
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);

	return 0;
}

画图讲解:

1.难点攻克:

2.解析思路：

3.补充讲解：

建议：函数在设计的时候能不创建全局变量就不创建全局变量。

7.2.3 递归的几个经典问题

关于这一部分我会单独写一篇博客教大家怎样去做！
所以不做多的介绍，后期会直接贴链接，请大家期待！

1. 汉诺塔问题
2. 青蛙跳台阶问题

7.3 迭代

首先，我们用函数递归做一下的题！

7.3.1 练习3：

求n的阶乘。（不考虑溢出）

关键代码参考：

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

7.3.2 练习4：

求第n个斐波那契数。（不考虑溢出）

关键代码参考：

int fib(int n)
{
    
    
	if (n <= 2)
		return 1;
	else
		return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

但是我们发现有问题：

1. 在使用 fib 这个函数的时候如果我们要计算第 50 个斐波那契数字的时候特别耗费时间。
2. 使用 factorial 函数求10000 的阶乘（不考虑结果的正确性），程序会崩溃。

为什么呢？
我们发现 fib 函数在调用的过程中很多计算其实在一直重复。

如果我们把代码修改一下：

int count = 0;//全局变量
int fib(int n)
{
    
    
	if (n == 3)//第三个斐波那契数
		count++;
	if (n <= 2)
		return 1;
	else
		return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

最后我们输出看看count，是一个很大很大的值。

问题在于：

• 在调试factorial 函数的时候，如果你的参数比较大，那就会报错：stack overflow（栈溢出）这样的信息。
• 系统分配给程序的栈空间是有限的，但是如果出现了死循环，或者（死递归），这样有可能导致一直开辟栈空间，最终产生栈空间耗尽的情况，这样的现象我们称为栈溢出。

那如何解决上述的问题：

1. 将递归改写成非递归。
2. 使用 static 对象替代 nonstatic 局部对象。在递归函数设计中，可以使用 static 对象替代 nonstatic局部对象（即栈对象），这不仅可以减少每次递归调用和返回时产生和释放 nonstatic 对象的开销，而且 static 对象还可以保存递归调用的中间状态，并且可为各个调用层所访问。

比如，下面代码就采用了非递归的方式来实现：

//求n的阶乘
int factorial(int n)
{
    
    
	int result = 1;
	while (n > 1)
	{
    
    
		result *= n;
		n -= 1;
	}
	return result;
}
//求第n个斐波那契数
int Fib(int n)
{
    
    
	int a = 1;
	int b = 1;
	int c = 1;

	while (n > 2)
	{
    
    
		c = a + b;
		a = b;
		b = c;
		n--;
	}

	return c;
}

7.3.1 总结一下

1. 当解决一个问题递归和非递归都可以使用，且没有明显问题，那就用递归
2. 当解决一个问题递归写起来很简单，且没有明显问题，那就用递归
3. 当解决一个问题递归写起来很简单，但是有明显问题，那就不能使用递归。

最后再提示一下：

1. 许多问题是以递归的形式进行解释的，这只是因为它比非递归的形式更为清晰。
2. 但是这些问题的迭代实现往往比递归实现效率更高，虽然代码的可读性稍微差些。
3. 当一个问题相当复杂，难以用迭代实现时，此时递归实现的简洁性便可以补偿它所带来的运行时开销。

全文结束