函数

一、两种定义方法

（1）先声明再定义

在调用函数之前进行声明操作。

（2）直接定义

这种方式就要求，要在调用之前的位置进行好定义，不可写在调用位置的后面。

（3）错误用法

仅仅在调用位置之后进行定义，并没有在调用之前进行函数的声明，就会报错，故不可以这么使用。

那么再深入一点探索，我们看到了报错Conflicting types for 'func1'，说func1这个函数类型冲突，仅仅是定义错了位置，为什么会说函数类型冲突呢？

这就要说到C程序的运行步骤了：

1.首先我们编写的代码叫做源程序，保存后，文件后缀为.c，即xxx.c文件。

2.对源程序进行编译，编译的目的就是生成目标程序，目标程序是什么呢？

C语言是高级语言，高级语言对于开发者是友好的，但是计算机其实并不能识别高级语言程序，他只能识别机器指令，编译就是将我们的高级语言程序，“翻译”成计算机能看懂的机器指令的程序，也就是目标程序。

而编译过程可以分为两部分：预编译和正式编译两步。

首先的预编译，即是先对程序中的预处理指令进行编译预处理。如我们日常引入的头文件使用的#include就是预编译指令，它的作用就是将其后面的文件内容读进来，例如#include <stdio.h>，就是相当于把stdio.h文件的内容读进来，替换掉#include <stdio.h>这一行，可以简单理解为把stdio.h文件内容复制到了该位置。而后预程序的其他部分，共同组成了可用来正式编译的源程序。

正式编译就是对源程序进行检查，帮助编程人员捡错。无错后，编译程序就会将源程序转化为二进制形式的目标程序(后缀为.obj)。

3.连接处理，得到了.obj文件后，计算机还不能直接执行，因为一个程序可能会包含很多个源程序文件，编译是以源程序文件为对象的，可以理解为一次编译只能得到于一个源程序文件对应的目标文件(.obj)，而将这些目标文件(多个.obj文件)连接组装起来，再与库函数连接，就形成了可执行文件(.exe文件)。

4.执行

了解了编译过程，我们再回到上面的错误，报错Conflicting types for 'func1'的原因。

在编译程序编译到main函数中的调用func1()时(此时还没有连接)，由于之前并没有对func1()的声明，所以会默认该函数是有返回值的，且返回值是int类型。这时候在编译下方的函数定义，编译程序会发现该定义使用了与前面main函数中相同的函数名称“func1”，但是类型却不同，对应不上，所以产生冲突。

了解了原理，那么如果我们将下方的函数定义，返回值改为int类型会怎样呢？上图

可以看到，成功编译并且运行，而并没有在调用之前进行声明操作，因为我们改了返回值类型，与默认的函数返回值对应上了，便可成功调用，虽然这样可以运行，但是不符合规范，日后使用仍然要按照前两种定义方法使用。

二、头文件的使用

当我们的项目较大时，会有非常多的函数，也会有某些函数在不同文件中的重复调用的需求。比如我在A文件里写了一个print函数，为了打印某些数据。而后我在B和C文件中也要使用同种功能的函数，这时就重新在B和C中进行函数的声明和定义，即重新写一次函数的声明和实现，再调用。这样是不是很繁琐，而且效率低下？那么如何避免重复的声明和定义操作而提高效率呢？能不能在B和C文件中直接调用A文件中的print函数呢？

这时候我们就可以创建一个头文件，而在其他文件中要调用该函数的时候，就直接将这个声明文件作为头文件导入一下，便可以进行跨文件的方法调用了，免去了重复声明定义函数的繁琐操作，极大提高效率。接下来例子展示一下。

首先我们新创建一个func.c文件和一个head.h头文件。

首先我们可以将func.c文件和main.c文件中的#include <stdio.h>删掉，而将#include <stdio.h>写入到head.h头文件中，这时main和func文件直接导入head.h头文件就可以了。

func.c main.c head.h

这时如图，我们在func.c文件中定义了一个函数，然后将该函数的声明写入head.h头文件，而后直接在main.c中就可以调用func_print()函数了，并且免去了在main.c中重新进行函数声明和定义的繁琐操作，其他有相同需求的文件，都可以通过直接导入head.h头文件，进行func_print()的调用操作。

成功打印。

这样当项目较大，功能较繁琐的时候，就可以通过创建多个.c文件，每个.c文件中封装不同的功能模块函数，而将这些功能函数的声明部分都放入一个头文件中，之后在任何文件中想使用头文件中包含的方法时，都可以通过导入头文件，而后直接调用相应函数，方便至极。

你是否注意到了，正常一个函数调用之前，都是要有声明的，才可以正常调用。而我们日常使用的printf()和scanf()函数，为什么都是可以直接使用，而没有在调用之前进行函数的声明操作呢？这其实就是头文件的作用，#include <stdio.h>命令，导入了stdio.h头文件，而printf()和scanf()函数的声明便包含在其中，所以我们可以直接调用。

我们平时常用的一些函数，都是通过导入库函数头文件，来进行使用的，如stdio.h，stdlib.h，math.h，string.h等等。

在此多提一嘴，#include后面使用""和<>两种符号导入头文件的区别。

可以看到，在本文的头文件示例中，导入使用的是""，而不是导入库函数时的<>，那么这两种导入方式有什么区别呢？

使用尖括号< >和双引号" "的区别在于头文件的搜索路径不同：

使用尖括号< >，编译器会到系统路径下查找头文件；

而使用双引号" "，编译器首先在当前目录下查找头文件，如果没有找到，再到系统路径下查找。

也就是说，使用双引号比使用尖括号多了一个查找路径，它的功能更为强大。

故在导入库函数文件时，我们两种符号都可以使用，但是一般考虑到导入库函数头文件时的效率，都采用<>符号，避免不必要的路径检索。而在导入我们自定义的函数时，便需要使用""。

三、嵌套调用(协程)

正常我们如果嵌套调用函数，如main调用a，a调用b，b调用c......，当返回的时候，是从内向外一层一层返回的，而一旦嵌套了很多层，里面的某一层发生了错误，也将一层一层向上返回。而编译器对此进行了处理，即当里层(假设是第z层函数)发生了某些错误，或者有需求需要返回的时候，便可以不用一层一层返回，而是可以直接由z函数返回到main函数，然后通过判断条件，判断继续执行还是结束。

在这里我们通过jmp_buf，setjmp()，longjmp()，来实现理解这个过程。

使用之前先导入<setjmp.h>头文件。

jim_buf是一个数组类型，它是用来存储进程的上下文信息的

上下文：处理器运行进程期间，运行进程的信息被存储在处理器的寄存器和高速缓存中，执行的进程被加载到寄存器的数据集被称为上下文

setjmp()，longjmp()就是C给我们提供的库函数了

setjmp()就是让我们传入一个jmp_buf类型的参数，获取当前进程的上下文，赋给参数，并返回一个0。

longjmp()就是让我们传入保存了上下文的参数，和一个非零的数(用来判断返回后如何执行的条件)，然后跳回到保存上下文的地方。恢复保存的上下文对应的状态。

可以类比goto，但是goto只能在一个函数中跳，而setjmp()和longjmp()不受限制。

接下来用一个小例子展示用法，

可以看到，我们成功的在b函数直接跳到了main函数，而不是b->a->main的返回路径。(详细点说是跳回到了第31行的位置，而后根据我们调用longjmp()函数时传入的数字，进行判断是否继续执行a()函数)。

四、变量及函数的作用域

说到变量自然是想到局部变量和全局变量了。

（1）局部变量

很多地方对于局部变量的作用域的解释都是“作用域只局限于函数内”，这其实是不准确的说法。

可以看到我们在同一个函数中，在代码体中定义一个变量j，而在代码体外进行对j打印，编译器直接编译不通过，说没有声明j变量。这就说明了其实局部变量的作用域并不是函数内，而是离它最近的一对大括号内。一旦超出了大括号，就超出了作用域。

（2）全局变量

在这里首先介绍一下内存分区。有内核区、栈区、堆区、数据段和代码段。

局部变量是存储在自己所处函数的栈空间的，函数结束执行结束后，函数内局部变量分配到的空间就会被释放。

而全局变量是存储在数据段的，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，如图

需要注意的是，全局变量的有效范围，是从定义变量的位置开始到本源文件结束。

即如果在定义位置的前面企图使用该变量，会报未声明的错误。

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，且由前面的示例可知，各个函数执行时都有可能改变外部变量的值，程序容易出错，因此要有限制的使用全局变量

（3）extern(外部变量)关键字

全局变量只能在本文件中使用，在其他源文件中是访问不到的，那么如果想在其他文件中也访问本文件中的全局变量，就需要用到extern 关键字了。如图。

func.c文件 main.c文件

注意是要在要使用的那个文件使用extern，且函数默认都是extern修饰的。

（4）static(静态变量)关键字

如果用static修饰全局变量，那么该全局变量将不能被其他文件引用，例如上面例子的main.c中，如果在int i=10;前加上static，那么func.c中即便使用了extern关键字也无法引用main.c中的全局变量i了，且编译无法通过。

如果用static修饰函数，那么该函数将不能被其他文件引用。

用static修饰局部变量。静态局部变量是在编译时赋初值的，且只赋值一次。存储在全局区(数据区的静态区)，而不是在栈区了，故函数执行结束时，局部变量并不会被释放，且随后的赋值操作也不会有效果，如图。

static修饰的局部变量i并没有被释放并且置0.

（5）寄存器变量(register)

变量的值是存储在内存中的，当程序中用到某个变量的值时，由控制器发出指令将内存中该变量的值送到运算器中并进行运算，如果需要存储数据，那么再从运算器中将数据送到内存存储。

寄存器变量的使用场景：如果有些变量使用频繁，如在一个循环中，那么存取变量的值要花费不少时间。为提高运行效率，C语言允许将局部变量的值放在CPU的寄存器中，需要时直接从寄存器中取出并参与运算，而不必到内存中去存取。由于寄存器的存取速度远高于内存的存取速度，因此这样做可以提高执行效率。

但是由于寄存器的数量是有限的，因此用C语言进行服务器编程时，采用register提升性能非常的少，但嵌入式编程可能会用到。