[要素察觉]C语言六讲：函数

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1. 函数的声明与定义 - 嵌套调用

1 函数的声明与定义

• 主函数调用其他函数，其他函数可以互相调用。

函数需要提前声明：

#include 

//函数的声明与定义

//这里是函数的定义
//void print_message()
//{
//	printf("how do you do\n");
//}

//函数放在main函数下面需要提前声明
void print_message();//print_message函数的声明

int main()
{
	print_message();//调用print_message()
	return 0;
}

void print_message()//放在下面时提示函数未声明，函数未声明时返回int类型
{
	printf("how do you do\n");
}
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• 添加.c文件 - 添加源文件
• 添加.h文件 - 添加头文件

新建头文件：

#pragma once
#include //<>是在标准库里找头文件
#include 
//在func.h中引用多个头文件，可以在源文件中直接引用func.h
void print_message();//print_message函数的声明
//在func.h中放入函数声明，源文件可通过引用func.h声明函数
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即

#include "func.h"//""在当前目录下找自定义的头文件
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在自定义头文件中引用多个头文件，可以在源文件中直接引用自定义头文件。
< >是在标准库里找头文件
" "在当前目录下找自定义的头文件
 
在自定义头文件中放入函数声明，源文件可通过引用自定义头文件声明函数。

【例1.1】函数嵌套调用

func.h
#include 
#include 

void print_message();//print_message函数的声明
int print_star(int i);//printstar函数的声明，int i - 有形参，int - 有返回值

func.c
#include "func.h"

int print_star(int i)//i - 即为形式参数
{
	printf("********************\n");
	printf("printstar %d\n", i);
	return i + 3;
}

void print_message() //可以调用printstar
{
	printf("how do you do\n");
	print_star(3);//3是实参
}

main.c
#include "func.h"
int main()
{
	int a = 10;
	a = print_star(a);//用一个变量接返回值
	print_message();//调用print_message()
	print_star(a);
	return 0;
}
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ctrl + 鼠标左键点击函数，就可以跳转到对应函数查看源码。

C语言编译和执行的特点

1. 一个项目可以有多个模块 - 源文件，便于分别编写、分别编译，进而提高调试效率。
2. 程序编译时以源程序文件为单位而不是以函数为单位进行编译的。
3. C程序的执行是从main函数开始的，如果在main函数中调用其他函数，那么在调用后会返回到main函数中，在main函数中结束整个程序的运行。
4. 所有的函数的平行的，互相独立的，C语言中函数不能嵌套定义，可以互相调用。

函数的声明与定义的差异

1. 函数的定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名、函数值类型、形参及其类型、函数体等，它是一个完整的、独立的函数单位。
2. 函数的声明的作用是把函数的名字、函数类型及形参的类型、个数和顺序通知编译系统，以便在调用该函数时编译系统能正确识别函数并检查调用是否合法。

2 函数的分类与调用

用户角度

1. 标准函数：即库函数，由系统提供。
2. 用户自定义的函数：解决专门需要。

函数的形式

1. 无参函数：一般用来执行指定的一组操作。在调用无参函数时，主调函数不向被调用函数传递数据。
    
   无参函数的定义形式如下：

类型标识符 函数名()
{
	声明部分
	语句部分
}
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2. 有参函数：主调函数在调用被调用函数时，通过参数向被调用函数传递数据。
    
   有参函数的定义形式如下：

类型标识符 函数名(形式参数表列)
{
	声明部分
	语句部分
}
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2. 函数的递归调用

1 递归调用

• 函数调用自身的函数称为递归函数，递归函数一定要有结束条件，否则会产生死循环！
• “递归的核心是找到基础公式”
  $f(n)=n\ast f(n-1)$

调试递归时多画图

【例1.1】求n的阶乘：

#include 

//求n的阶乘
int f(int n)
{
	//一定要有结束条件，一定是写在return之前的
	if (1 == n)
	{
		return 1;
	}
		
	return n * f(n - 1);//写公式
}

int main()
{
	int n;
	scanf("%d", &n);
	printf("f(%d)=%d\n",n,f(n));
	return 0;
}
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• 使用递归在解决一些问题时，可以让问题变得简单，降低编程的难度

【例1.2】爬楼梯：

假如有n个台阶，一次只能上1个台阶或2个台阶，请问走到第n个台阶有几种走法？
举例说明如下：假如有3个台阶，那么总计就有3种走法：第一种为每次且1个台阶，上3次；第二种为先上2个台阶，再上1个台阶；第三种为先上1个台阶，再上2个台阶。

要点：找递归关系
$step(n)=step(n-1)+step(n-2)$

要达到n个台阶，只能从n-1个台阶走1步，或从n-2个台阶走2步。
依次向前推。

#include 

//上台阶，到第n个台阶，有多少种走法

int step(int n)
{
	if (1 == n || 2 == n)//但台阶是1个，或者是2个时，递归结束
	{
		return n;//1个台阶1种走法，2个台阶2种走法
	}
	return step(n - 1) + step(n - 2);
}
int main()
{
	int n; 
	scanf("%d", &n);
	printf("step(%d) = %d\n", n, step(n));
	return 0;
}
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注意

1. 找公式
2. 编写结束条件

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3. 局部变量与全局变量

1 全局变量解析 - 形参 - 实参解析

在不同的函数之间传递数据时，可使用的方法如下：

1. 参数：通过形式参数和实际参数。
2. 返回值：用return语句返回计算结果。
3. 全局变量；外部变量。

返回值：
如果b调用a函数
b称为调用函数
a称为被调函数
返回值只能是被调函数a返回给调用函数b

【例1.1】全局变量的使用。

#include 

int i = 10;//i是一个全局变量，不建议使用

void print(int a)
{
	printf("I am print i = %d\n", i);
}

int main()
{
	printf("main i = %d\n", i);
	//i = 5;//接下来打印5
	//int i = 5;//接下来打印10
	print(5);
	return 0;
}
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有全局变量int i = 10;
在主函数中写
i = 5;改变的是全局变量i
int i = 5;是局部变量，与全局变量i重名，全局变量i不改变。

• 全局变量不会因为某个函数执行结束而消失，在整个进程的执行过程中始终有效。
• 如果局部变量与全局变量重名，那么将采取就近原则，即实际获取和修改的值是局部变量的值。
• 不建议使用全局变量。

	{
		int j = 5;
	}//局部变量的有效范围是离自己最近的花括号
	printf("%d\n",j);//无法打印！！

	for(int k = 0; k < -1)
	{
	
	}
	printf("%d\n",k);//无法打印！！
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• 局部变量的有效范围是离自己最近的花括号，括号外无法使用。
• for循环括号内定义的变量，循环体外不可用。建议将变量定义在循环括号外。

【例1.2】改print(int i)

把print(int a)改为print(int i)，那么print函数的打印结果是多少？

int i = 10;

//把print(int a)改为print(int i)，那么print函数的打印结果是多少？
void print(int i)//形参可以看成一个局部变量
{
	printf("I am print i = %d\n", i);//输出3
}


int main()
{
	{
		int j = 5;
	}//局部变量的有效范围是离自己最近的花括号
	printf("main i = %d\n", i);
	//i = 5;//接下来打印5
	//int i = 5;//接下来打印10
	print(3);
	return 0;
}
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将printf(int a)改为printf(int i)，则不再打印全局变量10，而打印print(3)中的3。

• 形参可以看成一个局部变量。

关于形参与实参的一些说明

1. 定义函数中指定的形参，如果没有函数调用，那么它们并不占用内存中的存储单元。
    
   发生函数调用时，形参分配内存单元。
   在调用结束后，被释放。

2. 实参可以是常量、变量或表达式，但要求它们有确定的值。
    
   例如，print(i+3)在调用时将实参的值i+3赋给形参。
   print函数可以有多个形参，如 print(int a,int b)

3. 在被定义的函数中，必须指定形参的类型。
    
   如果实参列表中包含多个实参，那么各参数间用逗号隔开。
   实参与形参的个数应相等，类型匹配，且按顺序对应，一一传递数据。

4. 实参与形参的类型应相同或赋值应兼容。

5. 实参向形参的数据传递是单向“值传递”，只能由实参传给形参，而不能由形参传回给实参。
    
   调用函数时，给形参分配存储单元，并将实参对应的值传递给形参；调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值。

6. 形参相当于局部变量，因此不能再定义局部变量与形参同名，否则会造成编译不通。

2 局部变量与全局变量

1. 局部变量（内部变量）

在一个函数内部定义的变量称为内部变量。它只在本函数范围内有效，即只有在本函数内才能使用这些变量，故也称局部变量。

关于局部变量需要注意如下几点：

1. 主函数中定义的变量只在主函数中有效，而不因为在主函数中定义而在整个文件或程序中有效。主函数也不能使用其他函数中定义的变量。
2. 不同函数中可以使用相同名字的变量，它们代表不同的对象，互不干扰。
3. 形式参数也是局部变量。
4. 在一个函数内部，可以在复合语句中定义变量，这些变量只在本复合语句中有效，这种复合语句也称“分程序”或“程序块”。上文中的int j=5就是如此，只在离自己最近的花括号内有效，若离开花括号，则在其下面使用该变量会造成编译不通。
5. 注意一个细节，for循环的小括号内定义的int i，在离开for循环后，是不可以再次使用的。

2. 全局变量（外部变量）

函数之外定义的变量称为外部变量。外部变量可以为本文件中的其他函数共用，它的有效范围是从定义变量的位置开始到本源文件结束，所以也称全局变量（全程变量）。

关于全局变量需要注意如下几点：

1. 全局变量在程序的全部执行过程中都占用存储单元，而不是仅在需要时才开辟单元。
2. 使用全局变量过多会降低程序的清晰性。在各个函数执行时都可能改变外部变量的值，程序容易出错，因此要有限制地使用全局变量(尽量不用)。
3. 因为函数在执行时依赖于其所在的外部变量，如果将一个函数移到另一个文件中，那么还要将有关的外部变量及其值一起移过去。然而，如果该外部变量与其他文件的变量同名，那么就会出现问题，即会降低程序的可靠性和通用性。C语言一般要求把程序中的函数做成一个封闭体，除可以通过“实参→形参”的渠道与外界发生联系外，没有其他渠道。

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总结

1.1

• 主函数调用其他函数，其他函数可以互相调用。

• 函数需要提前声明。

• 在自定义头文件中引用多个头文件，可以在源文件中直接引用自定义头文件。

• 在自定义头文件中放入函数声明，源文件可通过引用自定义头文件声明函数。

• 一个项目可以有多个模块 - 源文件，便于分别编写、分别编译，进而提高调试效率。

• 程序编译时以源程序文件为单位而不是以函数为单位进行编译的。

• C程序的执行是从main函数开始的，如果在main函数中调用其他函数，那么在调用后会返回到main函数中，在main函数中结束整个程序的运行。

• 所有的函数的平行的，互相独立的，C语言中函数不能嵌套定义，可以互相调用。

• 函数的定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名、函数值类型、形参及其类型、函数体等，它是一个完整的、独立的函数单位。

• 函数的声明的作用是把函数的名字、函数类型及形参的类型、个数和顺序通知编译系统，以便在调用该函数时编译系统能正确识别函数并检查调用是否合法。

1.2

• 用户角度函数分类

1. 标准函数：即库函数，由系统提供。
2. 用户自定义的函数：解决专门需要。

• 函数的形式分类

1. 无参函数：一般用来执行指定的一组操作。在调用无参函数时，主调函数不向被调用函数传递数据。

2. 有参函数：主调函数在调用被调用函数时，通过参数向被调用函数传递数据。

2.1

• 函数调用自身的函数称为递归函数，递归函数一定要有结束条件，否则会产生死循环！
• “递归的核心是找到基础公式”
  $f(n)=n\ast f(n-1)$

3.1

• 全局变量不会因为某个函数执行结束而消失，在整个进程的执行过程中始终有效。
• 如果局部变量与全局变量重名，那么将采取就近原则，即实际获取和修改的值是局部变量的值。
• 不建议使用全局变量。
• 局部变量的有效范围是离自己最近的花括号，括号外无法使用。
• for循环括号内定义的变量，循环体外不可用。建议将变量定义在循环括号外。
• 形参可以看成一个局部变量。
• 关于实参与形参的说明

1. 定义函数中指定的形参，如果没有函数调用，那么它们并不占用内存中的存储单元。
    
   发生函数调用时，形参分配内存单元。
   在调用结束后，被释放。

2. 实参可以是常量、变量或表达式，但要求它们有确定的值。
    
   例如，print(i+3)在调用时将实参的值i+3赋给形参。
   print函数可以有多个形参，如 print(int a,int b)

3. 在被定义的函数中，必须指定形参的类型。
    
   如果实参列表中包含多个实参，那么各参数间用逗号隔开。
   实参与形参的个数应相等，类型匹配，且按顺序对应，一一传递数据。

4. 实参与形参的类型应相同或赋值应兼容。

5. 实参向形参的数据传递是单向“值传递”，只能由实参传给形参，而不能由形参传回给实参。
    
   调用函数时，给形参分配存储单元，并将实参对应的值传递给形参；调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值。

6. 形参相当于局部变量，因此不能再定义局部变量与形参同名，否则会造成编译不通。

3.2

• 局部变量

1. 主函数中定义的变量只在主函数中有效，而不因为在主函数中定义而在整个文件或程序中有效。主函数也不能使用其他函数中定义的变量。
2. 不同函数中可以使用相同名字的变量，它们代表不同的对象，互不干扰。
3. 形式参数也是局部变量。
4. 在一个函数内部，可以在复合语句中定义变量，这些变量只在本复合语句中有效，这种复合语句也称“分程序”或“程序块”。上文中的int j=5就是如此，只在离自己最近的花括号内有效，若离开花括号，则在其下面使用该变量会造成编译不通。
5. 注意一个细节，for循环的小括号内定义的int i，在离开for循环后，是不可以再次使用的。

• 全局变量

1. 全局变量在程序的全部执行过程中都占用存储单元，而不是仅在需要时才开辟单元。
2. 使用全局变量过多会降低程序的清晰性。在各个函数执行时都可能改变外部变量的值，程序容易出错，因此要有限制地使用全局变量(尽量不用)。
3. 因为函数在执行时依赖于其所在的外部变量，如果将一个函数移到另一个文件中，那么还要将有关的外部变量及其值一起移过去。然而，如果该外部变量与其他文件的变量同名，那么就会出现问题，即会降低程序的可靠性和通用性。C语言一般要求把程序中的函数做成一个封闭体，除可以通过“实参→形参”的渠道与外界发生联系外，没有其他渠道。