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【C语言】 函数-006

【C语言】 函数-006

作者: CodeDove | 来源:发表于2019-10-06 11:57 被阅读0次

    第六章 函数

    6.1 概述


    6.1.1 函数分类

    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。

    6.1.2 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
    // 求两数的最大值
    int max(int a, int b)
    {
        if (a > b){
            return a;
        }
        else{
            return b;
        }
    }
    
    int main()
    {
        // 操作1 ……
        // ……
        int a1 = 10, b1 = 20, c1 = 0;
        c1 = max(a1, b1); // 调用max()
    
        // 操作2 ……
        // ……
        int a2 = 11, b2 = 21, c2 = 0;
        c2 = max(a2, b2); // 调用max()
    
        // ……
    
        return 0;
    }
    
    
    • 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

    假如我们编写一个实现以下功能的程序:读入一行数字;对数字进行排序;找到它们的平均值;打印出一个柱状图。如果我们把这些操作直接写在main()里,这样可能会给用户感觉代码会有点凌乱。但,假如我们使用函数,这样可以让程序更加清晰、模块化:

    #include <stdio.h>
    
    int main()
    {
        float list[50];
    
        // 这里只是举例,函数还没有实现
        readlist(list, 50);
        sort(list, 50);
        average(list, 50);
        bargraph(list, 50);
    
        return 0;
    }
    
    

    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。

    6.2 函数的定义


    6.2.1 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;
    }
    
    
    在这里插入图片描述

    6.2.2 函数名字、形参、函数体、返回值

    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.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
    {
    }
    
    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: error, 只有类型,没有变量
    void max(int, int)
    {
    }
    
    //3: error, 只有变量,没有类型
    int a, int b;
    void max(a, b)
    {
    }
    
    

    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)
    {
    }
    
    

    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。

    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。

    a.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
    }
    
    

    b.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
    }
    
    

    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。

    c.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
    }
    
    

    d.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
    }
    
    

    6.3 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。

    6.3.1函数执行流程

    #include <stdio.h>
    
    void print_test()
    {
        printf("this is for test\n");
    }
    
    int main()
    {
        print_test();   // print_test函数的调用
    
        return 0;
    }
    
    
    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。

    6.3.2 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。

    6.3.3 无参函数调用

    如果是调用无参函数,则不能加上“实参”,但括号不能省略。

    // 函数的定义
    void test()
    {
    }
    
    int main()
    {
        // 函数的调用
        test(); // right, 圆括号()不能省略
        test(250); // error, 函数定义时没有参数
    
    return 0;
    }
    
    

    6.3.4有参函数调用

    a.如果实参表列包含多个实参,则各参数间用逗号隔开。

    // 函数的定义
    void test(int a, int b)
    {
    }
    
    int main()
    {
        int p = 10, q = 20;
        test(p, q); // 函数的调用
    
        return 0;
    }
    
    

    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。

    在这里插入图片描述
    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。
    // 函数的定义
    void test(int a, int b)
    {
    }
    
    int main()
    {
        // 函数的调用
        int p = 10, q = 20;
        test(p, q); // right
        test(11, 30 - 10); // right
    
        test(int a, int b); // error, 不应该在圆括号里定义变量
    
        return 0;
    }
    
    

    6.3.5 函数返回值

    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;
    }
    
    

    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。

    // 函数的定义, 返回值为int类型
    int test()
    {
    }
    
    int main()
    {
        // 函数的调用
        int a = test(); // right, a为int类型
        int b;
        b = test(); // right, 和上面等级
    
        char *p = test(); // 虽然调用成功没有意义, p为char *, 函数返回值为int, 类型不匹配
    
        // error, 必须定义一个匹配类型的变量来接收返回值
        // int只是类型,没有定义变量
        int = test();   
        
        // error, 必须定义一个匹配类型的变量来接收返回值
        // int只是类型,没有定义变量
        int test();
        
        return 0;
    }
    
    

    6.4 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。

    #include <stdio.h>
    
    int max(int x, int y); // 函数的声明,分号不能省略
    // int max(int, int); // 另一种方式
    
    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;
    }
    
    

    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)。

    6.5 main函数与exit函数


    main函数中调用exitreturn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 <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    void fun()
    {
        printf("fun\n");
        //return;
        exit(0);
    }
    
    int main()
    {
        fun();
        while (1);
    
        return 0;
    }
    
    

    6.6 多文件(分文件)编程


    6.6.1 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
      在这里插入图片描述

    6.6.2 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"
    

    b.h 中包含 a.h:

    #include "a.h"
    

    main.c 中使用其中头文件:

    #include "a.h"
    
    int main()
    {
        return 0;
    }
    

    编译上面的例子,会出现如下错误:


    在这里插入图片描述

    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:

    #ifndef __SOMEFILE_H__
    #define __SOMEFILE_H__
    
    // 声明语句
    
    #endif
    

    方法二:

    #pragma once
    
    // 声明语句
    

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