C函数详解 | 函数的作用、定义与声明、函数的调用、函数与指针

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C函数详解 | 函数的作用、定义与声明、函数的调用、函数与指针

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专栏：《精通C语言》

函数的作用

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：用以解决用户需求而专门定义的函数。

函数的使用可以省去重复代码的编写，降低代码重复率，比如

// 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;
}

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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。假如我们使用函数，这样可以让程序更加清晰、模块化

#include 

int main()
{
	float list[50];
	
	readlist(list, 50);
	sort(list, 50);
	average(list, 50);
	bargraph(list, 50);

	return 0;
}

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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。

函数的定义

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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函数名、形参、函数体、返回值

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。

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: 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)
{
}

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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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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。

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。

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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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。

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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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。

函数执行流程

#include 

void print_test()
{
	printf("this is for test\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。

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。

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;
}

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有参函数调用

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;
}

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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。
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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;
}

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函数返回值

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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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;
}

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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。

#include 

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;
}

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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）。

main函数与exit函数

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()
{
	fun();
	while (1);

	return 0;
}

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函数与指针

函数形参改变实参的值

#include 

void swap1(int x, int y)
{
	int tmp;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
	printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
}

void swap2(int *x, int *y)
{
	int tmp;
	tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	swap1(a, b); //值传递
	printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

	a = 3;
	b = 5;
	swap2(&a, &b); //地址传递
	printf("a2 = %d, b2 = %d\n", a, b);

	return 0;
}

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数组名做函数参数，函数的形参会退化为指针：

#include 

//void printArrary(int a[10], int n)
//void printArrary(int a[], int n)
void printArrary(int *a, int n)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d, ", a[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

	//数组名做函数参数
	printArrary(a, n); 
	return 0;
}

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指针做为函数的返回值

#include 

int a = 10;

int *getA()
{
	return &a;
}


int main()
{
	*( getA() ) = 111;
	printf("a = %d\n", a);

	return 0;
}

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字符指针做函数参数

#include 

void mystrcat(char *dest, const char *src)
{
	int len1 = 0;
	int len2 = 0;
	while (dest[len1])
	{
		len1++;
	}
	while (src[len2])
	{
		len2++;
	}

	int i;
	for (i = 0; i < len2; i++)
	{
		dest[len1 + i] = src[i];
	}
}

int main()
{
	char dst[100] = "hello mike";
	char src[] = "123456";
	
	mystrcat(dst, src);
	printf("dst = %s\n", dst);

	return 0;
}

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指针数组做为main函数的形参

int main(int argc, char *argv[]);

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  • main函数是操作系统调用的，第一个参数标明argv数组的成员数量，argv数组的每个成员都是char *类型。
  • argv是命令行参数的字符串数组。
  • argc代表命令行参数的数量，程序名字本身算一个参数。
#include 

//argc: 传参数的个数（包含可执行程序）
//argv：指针数组，指向输入的参数
int main(int argc, char *argv[])
{

	//指针数组，它是数组，每个元素都是指针
	char *a[] = { "aaaaaaa", "bbbbbbbbbb", "ccccccc" };
	int i = 0;

	printf("argc = %d\n", argc);
	for (i = 0; i < argc; i++)
	{
		printf("%s\n", argv[i]);
	}
	return 0;
}

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