C语言学习之路（基础篇）—— 函数

说明：该篇博客是博主一字一码编写的，实属不易，请尊重原创，谢谢大家！

概述

1) 函数是什么

函数就是一段封装好的，可以重复使用的代码，它使得我们的程序更加模块化，不需要编写大量重复的代码。

函数可以提前保存起来，并给它起一个独一无二的名字，只要知道它的名字就能使用这段代码。函数还可以接收数据，并根据数据的不同做出不同的操作，最后再把处理结果反馈给我们。

2) 函数的分类

C 程序是由函数组成的，我们写的代码都是由主函数 main()开始执行的。函数是 C 程序的基本模块，是用于完成特定任务的程序代码单元。

从函数定义的角度看，函数可分为系统函数和用户定义函数两种：

• 系统函数，即库函数： 这是由编译系统提供的，用户不必自己定义这些函数，可以直接使用它们，如我们常用的打印函数printf()。
• 用户定义函数： 用以解决用户的专门需要。

3) 函数的作用

• 函数的使用可以省去重复代码的编写，降低代码重复率
• 函数可以让程序更加模块化，从而有利于程序的阅读，修改和完善

这里我们可以这么理解，程序就像公司，公司是由部门组成的，这个部门就类似于C程序的函数。默认情况下，公司就是一个大部门( 只有一个部门的情况下 )，相当于C程序的main()函数。如果公司比较小( 程序比较小 )，因为任务少而简单，一个部门即可( main()函数 )胜任。但是，如果这个公司很大( 大型应用程序 )，任务多而杂，如果只是一个部门管理( 相当于没有部门，没有分工 )，我们可想而知，公司管理、运营起来会有多混乱，不是说这样不可以运营，只是这样不完美而已，如果根据公司要求分成一个个部门( 根据功能封装一个一个函数 )，招聘由行政部门负责，研发由技术部门负责等，这样就可以分工明确，结构清晰，方便管理，各部门之间还可以相互协调。

4) 函数的调用

当调用函数时，需要关心5要素：

• 头文件： 包含指定的头文件
• 函数名字： 函数名字必须和头文件声明的名字一样
• 功能： 需要知道此函数能干嘛后才调用
• 参数： 参数类型要匹配
• 返回值： 根据需要接收返回值

函数的定义

1) 函数定义格式

函数定义的一般形式：

返回类型 函数名(形式参数列表)
{
	数据定义部分;
	执行语句部分;
}
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2) 函数名字、形参、函数体、返回值

2.1 函数名

理论上是可以随意起名字，最好起的名字见名知意，应该让用户看到这个函数名字就知道这个函数的功能。注意，函数名的后面有个圆换号()，代表这个为函数，不是普通的变量名。

2.2 形参列表

在定义函数时指定的形参，在未出现函数调用时，它们并不占内存中的存储单元，因此称它们是形式参数或虚拟参数，简称形参，表示它们并不是实际存在的数据，所以，形参里的变量不能赋值。

void max(int a = 10, int b = 20) // error, 形参不能赋值
{
}
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在定义函数时指定的形参，必须是，类型+变量的形式

//1: right, 类型+变量
void max(int a, int b)
{
}

//2: 不建议只有类型，没有变量
void max(int, int) // 只有声明的时候才可以不写形参名；那么在函数定义的时候其实也可以不用写的，但最好是写形参名。如果不写就不知道形参是什么，除非你用堆栈的方法来求得
{
}

//3: error, 只有变量，没有类型
int a, int b;
void max(a, b)  // 如果没有出错，说明编译器给默认为int类型
{
}
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在定义函数时指定的形参，可有可无，根据函数的需要来设计，如果没有形参，圆括号内容为空，或写一个void关键字：

// 没形参， 圆括号内容为空
void max()
{
}

// 没形参， 圆括号内容为void关键字
void max(void)
{
}
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2.3 函数体

花括号{ }里的内容即为函数体的内容，这里为函数功能实现的过程，这和以前的写代码没太大区别，以前我们把代码写在main()函数里，现在只是把这些写到别的函数里。

2.4 返回值

函数的返回值是通过函数中的return语句获得的，return后面的值也可以是一个表达式。

1. 尽量保证return语句中表达式的值和函数返回类型是同一类型。

int max() // 函数的返回值为int类型
{
	int a = 10;
	return a;// 返回值a为int类型，函数返回类型也是int，匹配
}
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2. 如果函数返回的类型和return语句中表达式的值不一致，则以函数返回类型为准，即函数返回类型决定返回值的类型。对数值型数据，可以自动进行类型转换。

double max() // 函数的返回值为double类型
{
	int a = 10;
	return a;// 返回值a为int类型，它会转为double类型再返回
}
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注意： 如果函数返回的类型和return语句中表达式的值不一致，而它又无法自动进行类型转换，程序则会报错。

3. return语句的另一个作用为中断return所在的执行函数，类似于break中断循环、switch语句一样。

int max()
{
	return 1;// 执行到，函数已经被中断，所以下面的return 2无法被执行到
	return 2;// 没有执行
}
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4. 如果函数带返回值，return后面必须跟着一个值，如果函数没有返回值，函数名字的前面必须写一个void关键字，这时候，我们写代码时也可以通过return中断函数(也可以不用)，只是这时，return后面不带内容( 分号“;”除外)。

void max()// 最好要有void关键字
{
	return; // 中断函数，这个可有可无
}
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函数的调用

定义函数后，我们需要调用此函数才能执行到这个函数里的代码段。这和main()函数不一样，main()为编译器设定好自动调用的主函数，无需人为调用，我们都是在main()函数里调用别的函数，一个 C 程序里有且只有一个main()函数。

1) 函数执行流程

#include 

void print_test()
{
	printf("CSDN:cdtaogang\n");
}

int main()
{
	print_test();	// print_test函数的调用

	return 0;
}
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1、进入main()函数
2、调用print_test()函数：
a.它会在main()函数的前寻找有没有一个名字叫“print_test”的函数定义；
b.如果找到，接着检查函数的参数，这里调用函数时没有传参，函数定义也没有形参，参数类型匹配；
c.开始执行print_test()函数，这时候，main()函数里面的执行会阻塞( 停 )在print_test()这一行代码，等待print_test()函数的执行。
3、print_test()函数执行完( 这里打印一句话 )，main()才会继续往下执行，执行到return 0, 程序执行完毕。

补充：可以通过打断点的方式去查看函数调用过程

2) 函数的形参和实参

• 形参出现在函数定义中，在整个函数体内都可以使用，离开该函数则不能使用。
• 实参出现在主调函数中，进入被调函数后，实参也不能使用。
• 实参变量对形参变量的数据传递是“值传递”，即单向传递，只由实参传给形参，而不能由形参传回来给实参。
• 在调用函数时，编译系统临时给形参分配存储单元。调用结束后，形参单元被释放。实参单元与形参单元是不同的单元。调用结束后，形参单元被释放，函数调用结束返回主调函数后则不能再使用该形参变量。实参单元仍保留并维持原值。因此，在执行一个被调用函数时，形参的值如果发生改变，并不会改变主调函数中实参的值。

3) 无参无返回值函数调用

如果是调用无参函数，则不能加上“实参”，但括号不能省略。

#include 


// 无参无返回值函数
void func()
{
	printf("hello func函数\n");
	return;
}

int main()
{	
	printf("hello main函数\n");
	//函数的调用  函数名+()
	func();// right, 圆括号()不能省略
	// func(250); // error, 函数定义时没有参数
	return 0;
}
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4) 有参无返回值函数调用

a) 如果实参表列包含多个实参，则各参数间用逗号隔开。

#include


//定义一个有参无返回值函数
//函数定义时()里面的参数叫形参,(因为这个形参只是形式上的参数,定义函数时没有给形参开辟空间)
//形参只有在被调用时才会分配空间
//形参的定义  类型名+变量名
void sum(int a, int b) {

	int c = a + b;
	printf("a+b=%d", c);
	return;
}

int main() {

	//sum(); // 调用有参函数时，不能不传递实参
	// 调用函数时，()里面的参数叫实参
	sum(10, 20);

	return 0;
}
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b) 实参与形参的个数应相等，类型应匹配(相同或赋值兼容)。实参与形参按顺序对应，一对一地传递数据。

#include


//定义一个有参无返回值函数
//函数定义时()里面的参数叫形参,(因为这个形参只是形式上的参数,定义函数时没有给形参开辟空间)
//形参只有在被调用时才会分配空间
//形参的定义  类型名+变量名
void sum(int a, int b) {

	int c = a + b;
	printf("a+b=%d\n", c);
	return;
}

int main() {

	//sum(); // 调用有参函数时，不能不传递实参
	// 调用函数时，()里面的参数叫实参
	sum(10, 20);
	//sum(10);  // error 实参与形参个数不匹配
	sum('a', 50); // 类型不匹配  字符'a'转为强转为int类型也就是ASCII码值97，所以结果为147
	              // C语言调用函数时，实参和形参的个数与对应类型应该保持一致，但并不是必须保持一致。
				  //举个简单的例子：定义的形参为int类型，在调用函数传入实参时传入一个float类型的值，则形参把该float自动转为int类型进行操作
	return 0;
}
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c) 实参可以是常量、变量或表达式，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须具有确定的值，以便把这些值传送给形参。所以，这里的变量是在圆括号( )外面定义好、赋好值的变量。

#include


//定义一个有参无返回值函数
//函数定义时()里面的参数叫形参,(因为这个形参只是形式上的参数,定义函数时没有给形参开辟空间)
//形参只有在被调用时才会分配空间
//形参的定义  类型名+变量名
void sum(int a, int b) {

	int c = a + b;
	printf("a+b=%d\n", c);
	return;
}

int main() {

	//sum(); // 调用有参函数时，不能不传递实参
	// 调用函数时，()里面的参数叫实参
	sum(10, 20);
	//sum(10);  // error 实参与形参个数不匹配
	sum('a', 50); // 类型不匹配  字符'a'转为强转为int类型也就是ASCII码值97，所以结果为147
	              // C语言调用函数时，实参和形参的个数与对应类型应该保持一致，但并不是必须保持一致。
				  //举个简单的例子：定义的形参为int类型，在调用函数传入实参时传入一个float类型的值，则形参把该float自动转为int类型进行操作
	int x = 3;
	int y = 9;
	//实参为常量,可以为变量,可以为表达式,只要实参的类型和形参的类型匹配或赋值兼容即可
	sum(x, y);
	sum(x * y, y / x);
	return 0;
}
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5) 有参有返回值函数调用

a）如果函数定义没有返回值，函数调用时不能写void关键字，调用函数时也不能接收函数的返回值。

// 函数的定义
void test()
{
}

int main()
{
	// 函数的调用
	test(); // right
	void test(); // error, void关键字只能出现在定义，不可能出现在调用的地方
	int a = test();	// error, 函数定义根本就没有返回值

	return 0;
}
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b）如果函数定义有返回值，这个返回值我们根据用户需要可用可不用，但是，假如我们需要使用这个函数返回值，我们需要定义一个匹配类型的变量来接收

#include


//定义一个有参有返回值函数
int sum2(int a, int b) {

	
	int c = a + b;

	return c;
	//return a + b; // 返回值可以为常量,可以为变量,可以为表达式,只要返回值的类型和定义函数的类型匹配即可


}

int main() {
	// 调用有返回值函数时，可以接收返回值，也可以不接
	// sum2(20, 30);
	// 返回的类型和所接收返回值的变量类型匹配
	// 参数的传递，只能是单向传递（实参传给形参）
	int x = 12;
	int y = 15;
	int res = sum2(x, y);
	printf("res=%d", res);

	return 0;
}
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c）函数调用，将实参传给形参，形参的值的改变不会改变到实参的值，也就是说如果实参传递的是变量本身，那么只会将变量值进行传递，而不会把变量本身的空间给传进去。

#include


//定义一个有参有返回值函数
int sum2(int a, int b) {

	
	int c = a + b;

	return c;
	//return a + b; // 返回值可以为常量,可以为变量,可以为表达式,只要返回值的类型和定义函数的类型匹配即可


}

void swap(int c, int d) {

	int e = c;
	c = d;
	d = e;
	printf("c=%d, d=%d\n", c, d);


}

int main() {
	// 调用有返回值函数时，可以接收返回值，也可以不接
	//sum2(20, 30);
	// 返回的类型和所接收返回值的变量类型匹配
	// 参数的传递，只能是单向传递（实参传给形参）
	int x = 12;
	int y = 15;
	int res = sum2(x, y);
	printf("res=%d\n", res);
	// 如果实参传递的是变量本身，那么只会将变量值进行传递，而不会把变量本身的空间给传进去
	swap(x, y);
	printf("x=%d, y=%d", x, y);
	
	return 0;
}
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函数的声明

如果使用用户自己定义的函数，而该函数与调用它的函数（即主调函数）不在同一文件中，或者函数定义的位置在主调函数之后，则必须在调用此函数之前对被调用的函数作声明。

所谓函数声明，就是在函数尚在未定义的情况下，事先将该函数的有关信息通知编译系统，相当于告诉编译器，函数在后面定义，以便使编译能正常进行。

注意：一个函数只能被定义一次，但可以声明多次。

在c语言中，如果定义函数时选择默认返回类型（即int类型），则这个函数放在任意位置都是可以被别的程序调用的，而且编译无误~ 但是这是一个很大的陷阱。你会发现当你给那个函数任意个参数时，编译也能通过，还能执行，但是很可能产生错误。这里是个隐式声明的问题C语言的编译器 在没有发现函数原型的时候会自动产生一个隐式的函数声明，这个隐式的函数声明 的返回值是int。如下博主将定义函数放在main函数的后面，没有去声明定义函数，但也能正常运行（也有可能是现在的编译器比较智能）。

#include 


int main()
{
	int a = 10, b = 25, num_max = 0;
	num_max = max(a, b); // 函数的调用

	printf("num_max = %d\n", num_max);

	return 0;
}

// 函数的定义
int max(int x, int y)
{
	return x > y ? x : y;
}
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如果将如上定义函数修改为无返回值函数，则无法运行成功

#include 


int main()
{
	int a = 10, b = 25, num_max = 0;
	max(a, b); // 函数的调用

	printf("num_max = %d\n", num_max);

	return 0;
}

// 函数的定义
void max(int x, int y)
{
	return;
}
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对max定义函数进行声明即可使编译能正常进行

#include 
//声明的作用就是告诉编译器这个东西在其他地方定义


//函数的声明不加extern 也是可以的
//extern void max(int x, int y);

//函数的声明,把函数的定义形式放在调用之前
//没有函数体就是函数的声明,有函数体就是函数的定义
//函数声明不用写函数体
//声明函数时需要加分号
void max(int x, int y); // 函数的声明，分号不能省略
 //void max(int, int); // 另一种方式

int main()
{
	int a = 10, b = 25, num_max = 0;
	// void max(int x, int y);  //只要放在调用之前声明就可以
	max(a, b); // 函数的调用
	printf("num_max = %d\n", num_max);

	return 0;
}

// 函数的定义
void max(int x, int y)
{
	return;
}
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函数定义和声明的区别：
1）定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名、函数类型、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）声明的作用则是把函数的名字、函数类型以及形参的个数、类型和顺序(注意，不包括函数体)通知编译系统，以便在对包含函数调用的语句进行编译时，据此对其进行对照检查（例如函数名是否正确，实参与形参的类型和个数是否一致）。

return函数与exit函数

如果return在子函数中调用只会结束子函数，如果return在main函数中,会结束整个程序；而exit 是一个库函数,用来结束整个程序，不管exit在哪里调用,都会结束整个程序。

所以在main函数中调用exit和return结果是一样的，但在子函数中调用return只是代表子函数终止了，在子函数中调用exit，那么程序终止。

#include 
#include 

void fun()
{
	printf("fun\n");
	//return;
	exit(0);
}

int main()
{	
	// exit(0);
	fun();
	while (1); // 死循环

	return 0;
}
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多文件(分文件)编程

1) 分文件编程

• 把函数声明放在头文件xxx.h中，在主函数中包含相应头文件
• 在头文件对应的xxx.c中实现xxx.h声明的函数

创建main.c和fun.c两个文件，main.c文件中只有main函数负责调用fun.c文件中的各个函数，如定义了计算最大、最小值，求和、求差几个函数

main.c文件

#include 

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	
	printf("max=%d\n", my_max(a, b));
	printf("min=%d\n", my_min(a, b));
	printf("sum=%d\n", my_sum(a, b));
	printf("sub=%d\n", my_sub(a, b));

	return 0;
}
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fun.c文件

int my_max(int a, int b) {

	return a > b ? a : b;
}

int my_min(int a, int b) {

	return a < b ? a : b;
}

int my_sum(int a, int b) {

	return a + b;
}

int my_sub(int a, int b) {

	return a - b;
}
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在main函数中并没有声明fun.c中定义的函数，但此时运行程序，会发现没有出错，目前的编译器是可以编译过去的，但是会有警告信息

那么在调用fun.c文件中的函数之前去进行声明，警告消失

如果fun.c文件中的函数非常多，成百上千的，每次使用都要去声明，太麻烦了，那么我们可以通过定义头文件，在头文件中进行声明，最后在main.c文件中引入头文件就行了。

2) 防止头文件重复包含

当一个项目比较大时，往往都是分文件，这时候有可能不小心把同一个头文件 include 多次，或者头文件嵌套包含。

a.h 中包含 b.h ：

#include "b.h"
1

b.h 中包含 a.h ：

#include "a.h"
1

main.c 中使用其中头文件：

#include "a.h"

int main()
{
	return 0;
}
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编译上面的例子，会出现如下错误：

还有一种情况就是，当在main.c中include同一个头文件多次，并且这个头文件中定义了变量，那么就会导致出现同一变量被初始化多次的情况；那么为了避免这种情况的发送，我们在.h头文件中只进行声明，而不进行定义，定义都在.c文件中即可。

为了避免同一个文件被include多次，C/C++中有两种方式，一种是 #ifndef 方式，一种是 #pragma once 方式。

方法一： 通过#ifndef（if not defined）来对宏是否定义存在进行判断，不存在则进行定义宏，存在不进行定义

#ifndef __SOMEFILE_H__   // 
#define __SOMEFILE_H__

// 声明语句

#endif
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fun.h文件

// 头文件中只进行声明，不定义
// 定义只在.c文件中定义

// 方法一：
// 为了避免宏的名字重复，我们一般将宏的名字与文件名保持相同，大写表示)
#ifndef __FUN_H__  // 如果没有定义 __FUN_H__ 这个宏，成立
#define __FUN_H__  // 定义 __FUN_H__ 宏
int my_max(int a, int b);
int my_min(int a, int b);
int my_sum(int a, int b);
int my_sub(int a, int b);
int a = 10;
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方法二： 直接使用预处理指令#pragma once，它是一个比较常用的C/C++预处理指令，只要在头文件的最开始加入这条预处理指令，就能够保证头文件只被编译一次。

#pragma once

// 声明语句
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