函數(shù)的概述

函數(shù)：實(shí)現(xiàn)一定功能的，獨(dú)立的代碼模塊。我們的函數(shù)一定是先定義，后使用。

使用函數(shù)的優(yōu)勢：

1. 我們可以通過函數(shù)提供功能給別人使用。當(dāng)然我們也可以使用別人提供的函數(shù)，減少代碼量。

2. 借助函數(shù)可以減少重復(fù)性的代碼。

3. 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化（模塊化）

程序設(shè)計(jì)思想: 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想：將大型的任務(wù)功能劃分為相互獨(dú)立的小型的任務(wù)模塊來設(shè)計(jì)。

函數(shù)是C語言程序的基本組成單元：

C語言程序是由一個(gè)（必然是main函數(shù)）或多個(gè)函數(shù)組成。

函數(shù)的分類

從函數(shù)實(shí)現(xiàn)的角度：

庫函數(shù)：C語言標(biāo)準(zhǔn)庫實(shí)現(xiàn)并提供使用的函數(shù)，比如常見的有printf()，scanf()

用戶自定義函數(shù)：需要程序員自行實(shí)現(xiàn)，開發(fā)中大部分都是這樣的函數(shù)

從函數(shù)形式的角度：

無參函數(shù)：函數(shù)調(diào)用時(shí)，無需傳參，可配可不配返回值。

有參函數(shù)：函數(shù)調(diào)用時(shí)，需要參數(shù)傳遞數(shù)據(jù)，經(jīng)常需要配套返回值使用。

相關(guān)概念

主調(diào)函數(shù)：主動(dòng)去調(diào)用其他函數(shù)的函數(shù)。

被調(diào)函數(shù)：被調(diào)用的函數(shù)

很多時(shí)候，一個(gè)函數(shù)既可以是主調(diào)函數(shù)，也可以是被調(diào)函數(shù)。這種情況一般出自自定義函 數(shù)。

函數(shù)的定義

語法

函數(shù)首部：

返回類型：函數(shù)返回值的類型

函數(shù)名：函數(shù)的名稱，遵循標(biāo)識符命名（使用英文字母、數(shù)字、_、$，不能以數(shù)字開頭，建議小寫 +下劃線命名法）

形參列表：用于接收主調(diào)函數(shù)傳遞的數(shù)據(jù)，如果有多個(gè)用" , "分隔，且每一個(gè)形參都需要指定類 型。

面試題：

注意：

函數(shù)類型標(biāo)識符變量類型說明符相同，它表示返回的函數(shù)值的類型。

在C語言中還可以定義無類型（即void類型）的函數(shù)，這種函數(shù)不返回函數(shù)值，只是完成某種功 能。

如果省略函數(shù)的類型標(biāo)識符，則默認(rèn)為是int型。

函數(shù)中返回語句的形式為 return(表達(dá)式)；或 return 表達(dá)式；其作用是將表達(dá)式的值作為函數(shù)值返 回給調(diào)用函數(shù)。其中表達(dá)式的類型應(yīng)與函數(shù)類型一致。

如果"形參表列"中有多個(gè)形式參數(shù)，則它們之間要用" , "分隔。

如果形參表中有多個(gè)形參，即使它們的類型是相同的，在形參表中也只能逐個(gè)進(jìn)行說明。 fun1(in t a,int b){}

一個(gè)完整C程序中的所有函數(shù)可以放在一個(gè)文件中，也可以放在 多個(gè)文件中。

案例

案例1：

案例2：

形參和實(shí)參

概念

形參（形式參數(shù)）：

函數(shù)定義時(shí)指定的參數(shù)，形參是用來接收數(shù)據(jù)的，函數(shù)定義時(shí)，系統(tǒng)不會為形參申請內(nèi)存，只有當(dāng)函 數(shù)調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)才會為形參申請內(nèi)存，用于存儲實(shí)際參數(shù)，并且當(dāng)函數(shù)返回，系統(tǒng)會自動(dòng)回收為形參 申請的內(nèi)存資源。(本質(zhì)上所有函數(shù)都有return，只不過當(dāng)我們的函數(shù)返回類型是void的時(shí)候，return 關(guān)鍵字被省略了)

實(shí)參（實(shí)際參數(shù)）：

函數(shù)調(diào)用時(shí)主調(diào)函數(shù)傳遞的數(shù)據(jù)參數(shù)（常量、變量、表達(dá)式..，只要有確定的值），實(shí)參是傳遞的 數(shù)據(jù)。

實(shí)參和形參必須類型相同。若不同時(shí)，按賦值規(guī)定自動(dòng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。

在C語言中，參數(shù)傳遞遵循 單向值傳遞 ，實(shí)參只是將自身的值傳遞給形參，而不是實(shí)參本身。形參 的值的改變不會影響實(shí)參。

實(shí)參與形參在內(nèi)存中占據(jù)不同的內(nèi)存空間，盡管可能實(shí)參和形參名稱是一樣的。

案例2：

函數(shù)的返回值

若不需要返回值，函數(shù)中可以沒有return語句。

一個(gè)函數(shù)中可以有多個(gè)return語句，但任一時(shí)刻只有一個(gè)return語句被執(zhí)行。

被調(diào)函數(shù)返回給主調(diào)函數(shù)的結(jié)果數(shù)據(jù)（可以是變量、常量、表達(dá)式，只要是有確定值即可。）

返回值類型一般情況下需要和函數(shù)中return語句返回的數(shù)據(jù)類型保持一致，如果不一致，以函數(shù)定 義時(shí)指定的返回類型為標(biāo)準(zhǔn)。也就是返回值類型和實(shí)際返回值可以存在自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換或者強(qiáng)制類型 轉(zhuǎn)換的關(guān)系。

案例1：

案例2：

案例3：

函數(shù)的調(diào)用

調(diào)用方式

1. 函數(shù)語句： test(); int result = max(2,4);

2. 函數(shù)表達(dá)式： 4 + max(2,4);

3. 函數(shù)參數(shù)： printf("%d",max(2,4))

在一個(gè)函數(shù)中調(diào)用另一個(gè)函數(shù)須具備以下條件

① 被調(diào)用的函數(shù)必須是已經(jīng)定義的函數(shù)；

② 若使用庫函數(shù)，應(yīng)在本文件開頭用#include包含；

③ 若使用用戶定義的函數(shù)，而用戶函數(shù)又在主調(diào)函數(shù)的后面，則應(yīng)在主調(diào)函數(shù)中對被調(diào)用的函數(shù)進(jìn) 行聲明。聲明的作用是把函數(shù)名、函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)和類型等信息通知編譯系統(tǒng)，以便在遇到函數(shù)時(shí)， 編譯系統(tǒng)能正確識別函數(shù)，并檢查函數(shù)調(diào)用的合法性。

函數(shù)聲明

函數(shù)調(diào)用時(shí)，往往要遵循 先定義后調(diào)用 ，但如果我們對函數(shù)的調(diào)用操作出現(xiàn)在函數(shù)的定義之前，則需 要對函數(shù)進(jìn)行聲明。

函數(shù)聲明的作用：

是把函數(shù)名、函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)和返回類型等信息通知給編譯系統(tǒng)，以便于在遇到函數(shù)時(shí)，編譯系統(tǒng)能 正確識別函數(shù)，并檢查函數(shù)調(diào)用的合法性。

聲明的方式：

函數(shù)首部后加上分號

?

函數(shù)首部后加上分號，可省略形參名，但不能省略參數(shù)類型。

函數(shù)的嵌套調(diào)用

函數(shù)不允許嵌套定義，但允許嵌套調(diào)用。

嵌套調(diào)用：在被調(diào)函數(shù)內(nèi)有去主動(dòng)去調(diào)用其他函數(shù)，這樣的函數(shù)調(diào)用方式，稱之為嵌套調(diào)用；

案例1：

案例2：

函數(shù)的遞歸調(diào)用

遞歸調(diào)用的含義：在一個(gè)函數(shù)中，直接或者間接調(diào)用了函數(shù)本身稱之為函數(shù)的遞歸調(diào)用。

遞歸調(diào)用的本質(zhì)：

是一種循環(huán)結(jié)構(gòu)，它不同于之前所學(xué)的while，do-while，for這樣的循環(huán)結(jié)構(gòu)，這些循環(huán)結(jié)構(gòu)是借 助循環(huán)變量，而遞歸是利用函數(shù)自身實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)，如果不加以控制，很容易產(chǎn)生死循環(huán)。

遞歸調(diào)用的注意事項(xiàng)：

1. 遞歸調(diào)用必須要有出口，一定要終止遞歸（否則會產(chǎn)生死循環(huán)）。

2. 對終止條件的判斷一定要放在函數(shù)遞歸之前。

3. 進(jìn)行函數(shù)的遞歸調(diào)用。

4. 函數(shù)遞歸的同時(shí)一定要將函數(shù)調(diào)用向出口逼近。

案例1

案例2：

數(shù)組做函數(shù)參數(shù)

注意：

當(dāng)用數(shù)組做函數(shù)的實(shí)際參數(shù)時(shí)，則形參應(yīng)該也要用數(shù)組/指針變量來接收，但請注意，此次并不 代表傳遞了數(shù)組中所有的元素?cái)?shù)據(jù)，而是傳遞了第一個(gè)元素的內(nèi)存地址（數(shù)組首地址），形參接收這 個(gè)地址后，則形參和實(shí)參就代表了同一塊內(nèi)存空間，則形參的數(shù)據(jù)修改會改變實(shí)參的。這種數(shù)據(jù)傳遞 方式我們可以稱之為“引用傳遞”。

如果用數(shù)組做函數(shù)形式參數(shù)，那么我們提供另一個(gè)形參表示數(shù)組的元素個(gè)數(shù)。原因是數(shù)組形參代 表的僅僅是實(shí)際數(shù)組的首地址。也就是說形參只獲取到了實(shí)際數(shù)組元素的開始，并未獲取元素的結(jié) 束。所以提供另一個(gè)形參表示數(shù)組的元素個(gè)數(shù)，可以防止在被調(diào)函數(shù)對實(shí)際數(shù)組元素訪問的越界。

但有一個(gè)例外，如果是用字符數(shù)組做形參，且實(shí)際數(shù)組中存放的是字符串?dāng)?shù)據(jù)（形參是字符數(shù) 組，實(shí)參是字符串）。則不用表示數(shù)組元素的個(gè)數(shù)的形參，原因是字符串本身會自動(dòng)結(jié)束符\0。

案例-數(shù)組元素做函數(shù)實(shí)參：

案例2：

變量的作用域

引入問題

我們在函數(shù)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常要考慮對參數(shù)的設(shè)計(jì)，換句話說，我們需要考慮函數(shù)需要幾個(gè)參數(shù)，需 要什么類型的參數(shù)，但我并沒有考慮函數(shù)是否需要提供參數(shù)，如果說函數(shù)可以訪問到已定義的數(shù)據(jù)， 則就不需要提供函數(shù)形參，那么我么到底要不要提供函數(shù)參數(shù)，取決于什么？答案就是變量的作用域 （如果函數(shù)在變量的作用域范圍內(nèi)，則函數(shù)可以直接訪問數(shù)據(jù)）

變量的作用域

概念：變量的作用范圍，也就是說變量在什么范圍是有效的。

變量的分類

根據(jù)變量的作用域不同，變量可分為全局變量和局部變量

局部變量

全局變量

建議在全局變量定義時(shí)初始化。如果不初始化，系統(tǒng)會將全局變量初始化為0（0 | \0 |0.0）。

使用全局變量的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1. 利用全局變量可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)對外輸出的多個(gè)結(jié)果數(shù)據(jù)。

2. 利用全局變量可以減少函數(shù)形參個(gè)數(shù)，從而降低內(nèi)存消耗，以及因形參傳遞帶來的時(shí)間消耗。

缺點(diǎn)：

1. 全局變量在程序的整個(gè)運(yùn)行期間，始終占據(jù)內(nèi)存空間，會引起資源消耗。

2. 過多的全局變量會引起程序的混亂，造成程序結(jié)果錯(cuò)誤。

3. 降低程序通用性，特別是當(dāng)我們進(jìn)行函數(shù)移植時(shí)，不僅僅要移植函數(shù)，還要考慮全局變量。

4. 違反了“高內(nèi)聚，低耦合”的程序設(shè)計(jì)原則。

總結(jié)：我們發(fā)現(xiàn)弊大于利，建議盡量減少對全局變量的使用，函數(shù)之間要產(chǎn)生聯(lián)系，僅通過實(shí)參形參的方式產(chǎn)生聯(lián)系。

作用域舉例：

案例：

注意：

如果全局變量（外部變量）和局部變量同名，程序執(zhí)行的時(shí)候， 就近原則

變量的生命周期

概念：

變量在程序運(yùn)行中的存在時(shí)間。 根據(jù)變量存在的時(shí)間不同，變量可分為靜態(tài)存儲方式和動(dòng)態(tài)存儲方式。

變量的存儲類型

存儲類型

auto

auto存儲類型只能修飾局部變量，被auto修飾的局部變量是存儲在動(dòng)態(tài)存儲區(qū)的。auto也是局部變 量默認(rèn)的存儲類型。

static

修飾局部變量：局部變量會被存儲在靜態(tài)存儲區(qū)。局部變量的生命周期被延長，但是作用域不發(fā) 生改變。

修改全局變量：全局變量的生命周期不變，但作用域被衰減。一般限制全局變量只能在本文件 內(nèi)。

demo01.c

demo02.c

extern

外部存儲類型：只能修飾全局變量，次全局變量可以被其他文件訪問。相當(dāng)于擴(kuò)展了全局變量的 作用域。

extern修飾外部變量，往往是外部變量進(jìn)行聲明，聲明該變量是在外部文件中定義的；不是變量定 義。

demo01.c

demo02.c

register

寄存器存儲類型：只能修飾局部變量，用register修飾的局部變量會直接存儲到CPU的寄存器中， 往往將循環(huán)變量設(shè)

置為寄存器存儲類型。

面試題

static關(guān)鍵字的作用

1. static修飾局部變量，延長其生命周期，但不影響局部變量的作用域。

2. static修飾全局變量，不影響全局變量的生命周期，會限制全局變量的作用域僅限本文件內(nèi)使用；

3. static修飾函數(shù)：此函數(shù)就稱為內(nèi)部函數(shù)，僅限本文件內(nèi)調(diào)用。 static int funa(){..}

值傳遞與引用傳遞

值傳遞：發(fā)生在整型、浮點(diǎn)型、字符型，數(shù)據(jù)傳遞，傳遞的是數(shù)值，也就是內(nèi)存空間只能被當(dāng)前變 量獨(dú)享。

引用傳遞：發(fā)生在數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體..，數(shù)據(jù)傳遞，傳遞的是地址值，也就是內(nèi)存空間可以被多 個(gè)變量共享。

內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù)

內(nèi)部函數(shù)：使用static修飾的函數(shù)，稱作內(nèi)部函數(shù)，內(nèi)部函數(shù)只能在當(dāng)前文件中調(diào)用。

外部函數(shù)：使用extern修飾的函數(shù)，稱作外部函數(shù)，extern是默認(rèn)的，可以不寫，也就是說本質(zhì)上 我們所寫的函數(shù)都是外部函數(shù)，建議外部函數(shù)在被其他文件調(diào)用的時(shí)候，在其他文件中聲明的時(shí) 候，加上extern關(guān)鍵字。

章節(jié)作業(yè)

編程題

1. 編寫一個(gè)函數(shù)，通過輸入球的半徑，返回球的體積；

2. 編寫一個(gè)函數(shù)，通過輸入一個(gè)數(shù)字字符，返回該數(shù)字

3. 編寫一個(gè)函數(shù)，輸入四個(gè)數(shù)據(jù)分別表示2個(gè)點(diǎn)的x，y坐標(biāo)，返回兩點(diǎn)之間的距離；

4. 編寫一個(gè)函數(shù)，通過參數(shù)輸入一個(gè)整型數(shù)，返回該數(shù)各位上數(shù)字的平方和；

5. 編寫一個(gè)函數(shù)，通過參數(shù)輸入x的值，計(jì)算如下的數(shù)學(xué)函數(shù)值，當(dāng) x>5時(shí)， f(x) = 4x+7;否則 f(x) = -2x+3,返回結(jié)果值

6. 設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)，用來求出多個(gè)數(shù)據(jù)的平均值；

7. 設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)，用來查找一個(gè)字符串中某個(gè)字符的位置；

8. 設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)，把一個(gè)整型數(shù)字轉(zhuǎn)成對應(yīng)的字符串格式

9. 設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)，統(tǒng)計(jì)字符串中大寫字母的個(gè)數(shù)

10. 設(shè)計(jì)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)strcmp 的功能；

11. 編寫函數(shù)，用于判斷輸入的字符是不是個(gè)數(shù)字。是返回1，不是返回0.

12. 設(shè)計(jì)一程序,實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的計(jì)算器。 要求：有菜單函數(shù) 和加、減、乘、除的函數(shù) 主函數(shù)調(diào)用這些函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序的功能.要求菜單函數(shù)能 夠輸出如下的界面

1、加法 2、減法 3、乘法 4、除法 0.退出

13. 設(shè)計(jì)函數(shù)實(shí)現(xiàn)冒泡排序；

思考題【選做】

14. 編寫一個(gè)函數(shù)，將數(shù)組中的數(shù)據(jù)首尾互換