Day 11-C语言
函数
函数：实现一定功能的，独立的代码模块，对于函数的使用，一定是先定义，后使用。
使用函数的优势：
① 我们可以通过函数提供功能给别人使用。当然我们也可以使用别人提供的函数，减少代码量。
② 借助函数可以减少重复性的代码。
③ 实现结构化（模块化：C语言中的模块化其实就是多文件+函数）程序设计思想。
关于结构化设计思想：将大型的任务功能划分为相互独立的小型的任务模块来设计（多文件 + 函数）
函数的作用：
(1) 代码复用：避免重复编写相同功能的代码。
(2) 模块化设计：将复杂程序拆分成多个小功能模块，每个函数负责一个独立任务，使代码逻辑结构更加清晰。
(3) 便于维护和调试：单个函数功能单一，出现问题容易定位和修改，不需要改动整个程序。
(4) 提高开发效率：便于多人协同开发时，分工明确，编写不同函数，最终组合成完整程序函数是C语言程序的基本组成单元：
C语言程序必须包含一个main函数，可以包含零个或多个其他函数。
函数的分类
按来源分：
- 库函数:C语言标准库实现的并提供使用的函数，如：scanf()、printf()、fgets()、fputs()、strlen()…
- 自定义函数：需要程序员自行实现，开发中大部分函数都是自定义函数。
按参数分：
- 无参函数：函数调用时，无需传递参数，可有可无返回值，如：show_all();
- 有参函数：函数调用时，需要参数传递数据，经常需要配套返回值来使用，如：printf(“%d\n”, 12);
按返回值分：
- 有返回值函数：函数执行后返回一个值，如：
if (scanf("%d", &num) != 1) - 无返回值函数（void）：函数仅执行操作，不返回值
- 有返回值函数：函数执行后返回一个值，如：
从函数调用的角度分：
主调函数：主动去调用其他函数的函数。（main函数只能作为主调函数）
被调函数：被其他函数调用的函数。
举例：
// 主调函数 int main() { // 被调函数 printf("hello world!\n"); }注意：很多时候，尤其是对于自定义函数，一个函数有可能既是主调函数，又是被调函数。
int fun_b() { printf("函数B\n"); } // fun_a是主调函数 int fun_a() { printf("函数A\n"); // fun_b是背调函数 fun_b(); } int main() { // fun_a是被调函数 fun_a(); }以上案例中，fun_a()相对fun_b()来说是主调函数，同时对于main()函数来说，他又是被调函数。
函数的定义
定义
语法：
[返回类型] 函数名([形参列表]); --函数头|函数首部
{
函数体语句; --函数体 | 整个{}包括的内容，{}不能省略
}
函数头：
- 返回类型：函数返回值的类型
- 函数名：函数的名称，遵循标识符命名（不能以数字开头，只能包含大小写字母、下划线、数字。建议：小写+下划线）
- 形参列表：用于接收主调函数传递的数据，如果有多个参数，使用
,分隔，且每一个形参都需要指明类型
小贴士：
①形参：主调函数给被调函数传递数据 主调函数 → 被调函数
②返回值：被调函数给主调函数返回数据 被调函数 → 主调函数
说明：
函数的返回值：就是返回值的类型，两个类型可以不同，但是必须能够进行转换,举例：
double fun_a() //函数返回类型 ：double { return 12; //函数的返回值是int } //分析：此时需要转换 int[] fun_b() //函数返回类型int[] { return 12; //函数的返回值是int } //int不能转换为int[],错误！！ int fun_c() //函数返回类型 ：int { return 12.5; //函数的返回值是double } // double可转化为int类型理解：
可以将函数的返回类型理解为 变量的类型，将函数的返回值理解为 变量的值
在C语言中无返回值时应明确使用
viod类型（空类型/无类型）举例：void test() // 无返回值，提前结束写：return { printf("hello world!\n"); } // 等价于上面写法 void test() { printf("hello world!\n"); return; // 一般省略不写 }在C语言中，C89标准允许函数的返回类型标识符可以省略，如果省略，默认返回int。C99/C11标准要求明确指定返回类型，不支持int类型。举例
// 写法1：（C89标准），main的返回类型是int类型，默认返回值是0，等价于写法2 不推荐 main() { ... } // 写法2：（C99后推荐），等价于上面写法 int main() { return 0; }函数中返回语句的形式为
return(表达式)或者return 表达式int main() { return (0); } //等价于 int main() { return 0; }如果
参数列表中有多个参数，则他们之间要用,分隔；即使类型相同，也要逐个说明。举例：// 正确举例 int avg(int x, int y, int z) { ... } // 错误举例 int avg(int x, y, z) { ... }如果
形参列表中没有参数，我们可以不写，也可以用void标识，举例：// 写法1：推荐 int main() { ... } // 写法2： int main(void) { ... }C89开始提供了变长参数，需要引入
<stdarg.h>语法：
[返回类型] 函数名(参数1,...) { ... }举例：
#include <stdio.h> #include <stdarg.h> // 计算n个整数的平均值 double average(int n, ...) { // ...只能放在 具体的参数列表的后面 va_list args; // 声明参数列表对象 int sum = 0; va_start(args, n); // 初始化参数列表，n是最后一个固定参数 // 遍历所有可变参数 for (int i = 0; i < n; i++) { // 获取一个int类型的参数 sum += va_arg(args, int); } va_end(args); // 清理参数列表 return (double)sum / n; } int main() { printf("平均值: %.2f\n", average(3, 10, 20, 30)); // 20.00 printf("平均值: %.2f\n", average(5, 1, 2, 3, 4, 5)); // 3.00 return 0; }
案例
案例1：
需求：计算1~n之间的阶乘
代码
#include <stdio.h> /** *定义一个函数，实现阶乘 *@param n:阶乘上限 *@return n n的阶乘值 */ size_t test_1(int n) { int i; // 循环变量 size_t s = 1; // 初始值1 for (i = 1; i <= n;i++) s *= i; return s; } int main(int argc,char *argv[]) { printf("1~3的阶乘结果是：%lu\n",test_1(3)); printf("1~5的阶乘结果是：%lu\n",test_1(5)); printf("1~12的阶乘结果是：%lu\n",test_1(12)); printf("1~20的阶乘结果是：%lu\n",test_1(20)); return 0; }运行结果
注意：这里计算结果为0，由于数据太大，超过存储范围，建议使用unsigned long类型
案例2：
需求计算一个圆台的面积之和
实现
- 定义一个函数，传递一个圆的半径，返回一个圆的面积
代码
#include <stdio.h> #include <math.h> #define PI 3.1415926 /** * 定义一个函数,计算圆的面积 * @param r:圆的半径 * @return 圆的面积 */ double cicle_area(double r) { return PI * pow(r,2.0); // return PI * r * r; } int main(int argc,char *argv[]) { double r1,r2,area1,area2; printf("请输入两个圆的半径：\n"); scanf("%lf%lf",&r1,&r2); //计算面积 area1 = cicle_area(r1); area2 = cicle_area(r2); printf("两个圆的面积之和为%lf\n",area1+area2); return 0; }
注意：
编译代码命令
gcc demo01.c -lm
- 运行结果：
形参和实参
形式参数
定义：
函数定义时·指定的参数，形参是用来接受数据的。函数在定义的时候，系统不会为其分配内存，只有函数调用时，系统才会为其申请内存。主要用于存储实际参数，并且当函数返回时（执行return），系统会自动收回为形参申请的内存资源
- C语言中所有的参数传递都是值传递。
- 若要修改实参，需要传递指针，指针本质上也是值传递
案例
需求：判断一个数是偶数还是奇数
代码：
#include <stdio.h> /** * 方式一 */ void fun1(int n) // n为形参 { if (n % 2 == 0) { printf("%d是偶数！\n",n); return; } printf("%d是奇数！\n",n); } /** * 方式二 */ int fun2(int n) // n为形参 { if (n % 2 == 0) { printf("%d是偶数！\n",n); return -1; } printf("%d是奇数！\n",n); return 0; } int main(int argc,char *argv[]) { fun1(4); fun2(5); return 0; }运行结果：
实际参数
定义
实参是函数调用时由主调函数传递给被调函数的具体数据。实参可以是常量、变量、表达式、带有返回值的函数等
关键特性
1.类型多样性：
实参可以是常量、变量、表达式
例如
fun(12); // 常量作为实参 fun(a); // 变量作为实参 fun(a + 12); // 表达式作为实参 fun(func()); // 带有返回值的函数作为实参
2.类型转换
当实参和形参类型不同时，会按照赋值规则进行转换。
类型转换可能导致精度丢失。
例如：
#include <stdio.h> /** * 求一个数的绝对值 */ double fabs(double a) { return a < 0 ? -a : a; } int main() { int x = 12, y = -12; int x1 = (int)fabs(x); // x会被隐式转换为double，fabs返回的是double类型数据 int y1 = (int)fabs(y); }注意：函数调用时，通过实参给形参赋值。形参类似于变量，实参类似于变量的值
函数调用时：
主调函数通过实参给被调函数的形参赋值，可理解为：将主调函数据的值赋值给被调函数的变量。
函数返回时：
被调函数通过返回值给主调函数赋值，可理解为：将被调函数的值赋值给主调函数的变量。
3.单项值传递
C语言采用单项值传递机制（赋值方向：实参 → 形参）
实参仅将其赋值给形参，不传递实参本身。
形参值的改变不会影响实参
案例：
int modify(int n) // n的变量地址：0x11 { n = 20; // 修改 0x11这个空间的数据位20 n = 20 return n; } int main() { int n = 10; // n的变量地址：0x21 modify(n); // 将0x21中的数据赋值给0x11这个空间 printf("%d\n", n); // 10 }
4.内存独立性
实参和形参在内存中占不同空间
形参拥有独立的内存空间
演示
#include <stdio.h> int fun(int n) // n是形参 { printf("形参n的值：%d\n", n); n += 5; // 修改形参的数据 return n; } int main() { int a = 10; printf("调用前实参a的值：%d\n", a); // 10 // 变量作为实参 int res = fun(a); // a 是实参 printf("调用前实参a的值：%d\n", a); // 10 printf("函数返回值：%d\n", res); // 15 // 常量作为实参 fun(12); //字面量12作为实参 // 表达式作为实参 fun(a + 12); // 表达式作为实参 return 0; } /*调用前实参a的值: 10 形参n的值: 10 调用后实参a的值: 10 函数返回值: 15 形参n的值: 12 形参n的值: 22 */
案例：
需求：输入4个整数，用函数求出最大值
分析
- 设计一个函数，只求2个数中的最大值
- 多次复用
代码
#include <stdio.h> /** * 定义一个函数，求2个数中的最大 * @param x,y：参与比较的整数 * @return 返回最大值 */ int get_max(int x,int y) { return x > y ? x : y; } int main(int argc,char *argv[]) { //创建变量4个 int a,b,c,d; //创建变量，存储最大值 int max; printf("请输入4个整数：\n"); scanf("%d%d%d%d",&a,&b,&c,&d); max = get_max(a,b); max = get_max(max,c); max = get_max(max,d); printf("%d %d %d %d中最大的是%d\n",a,b,c,d,max); return 0; }运行结果
函数的返回值
定义
- 若不需要返回值，函数可以没有return语句
- 一个函数中可以有多个return语句，但是同一时刻只有一个return被执行。
- 返回类型一般情况下要和函数中return语句返回的数据类型一致，如果不一致，要符合C语言中的隐式转换规则。
案例
需求：输入两个整数，用一个函数求最大值
实现1：不涉及类型转换
#include <stdio.h> int get_max(int x, int y) { if (x > y) return x; return y; } int main() { int a,b,max; printf("请输入两个整数：\n"); scanf("%d%d",&a,&b); max = get_max(a,b); printf("%d,%d中的最大值是%d\n",a,b,max); }实现2：设计类型转换-隐式转换
#include <stdio.h> double get_max(int x, int y) // int隐身转换为double { if (x > y) return x; return y; } int main() { int a,b,max; printf("请输入两个整数：\n"); scanf("%d%d",&a,&b); max = (int)get_max(a,b); // 显示转换 printf("%d,%d中的最大值是%d\n",a,b,max); }实现3：涉及类型转换-显示转换
#include <stdio.h> int get_max(int x, int y) // 将double类型转换为int类型，可以隐式转换，也可以显示转换 { double z; z = x > y ? x : y; return (int)z; // 显示转换 } int main() { int a,b,max; printf("请输入两个整数：\n"); scanf("%d%d",&a,&b); max = get_max(a,b); printf("%d,%d中的最大值是%d\n",a,b,max); }
函数的调用
调用方式
①函数语句：
test(); // 对于无返回值的函数
int res = max(2,4);
②函数表达式
4 + max(2,4)
scanf("%d",&num != 1)
(c = getchar() != '\0')
③函数参数
printf("%d",(int)fabs(number)); //函数做实参
注意：函数可以作为函数的实参，如果要作为形参，必须使用函数指针。
在一个函数中调用另一个函数具备以下条件：
- 被调用的函数必须是已经定义的函数。
- 若使用库函数，应在本文件开头用
#include包含其对应的头文件。 - 若使用自定义函数，自定义函数又在主调函数的后面，则应在主调函数中对被调函数进行声明。声明的作用是把函数名、函数参数的个数和类型等信息通知编译系统，以便于在遇到函数时，编译系统能正确识别函数，并检查函数调用的合法性。
函数的声明
函数调用时，往往要
定义
完整的函数使用分为三部分：
函数声明
int max(int x,int y,double z); // 函数只保留 int max(int,int,double); //函数声明时，可省略形参名函数声明如果是在同一个文件，一定要定义在文件中所有函数定义的最前面。如果有对应的
.h文件，可以将函数的声明抽取到.h中。函数定义
int max(int x, int y, double z) // 函数定义时，一定不能省略形参名称 { return x > y ? x : y > z ? y : (int)z; }函数定义的时候，不能省略形参的数据类型、参数个数、参数名称，位置要和函数声明完全一致。
注意：函数定义时参数列表要与函数声明时的参数列表完全对应，同时函数定义要保留形参名称
函数调用
int main() { printf("%d\n", max(4,5,6)); }
作用
C语言的函数声明时为了提前告诉编译系统函数的名称、返回类型和参数，这样在函数实际定义之前就能安全调用它，避免编译错误，同时检查参数和返回值是否正确。相当于给编译器一个“预告”，确保代码正确编译和运行。
使用
错误示例：被调函数写在主调函数之后
// 主调函数 int main() { printf("%d\n", add(12,13));// 编译报错，因为函数未经过声明，编译系统无法检查函数的合法性 } // 被调函数 int add(int x, int y) { return x + y; }正确示例：主调函数写在被调函数之后
// 被调函数 int add(int x, int y) { return x + y; } // 主调函数 int main() { printf("%d\n", add(12,13)); }注意：如果函数的调用比较简单，如a函数调用b函数，b函数定义在a函数之前，此时是可以省略函数声明的。
正确演示：被调函数和主调函数无法区分前后，必须要增加函数声明
// 函数声明 void funa(int, int); void funb(int, int); // 函数定义 void funb(int a, int b) { ... // 函数调用 funa(); } void funa(int a, int b) { ... // 函数调用 funb(); } int main() { // 函数调用 funa(12,13); }声明的方式：
函数头加上分号
int add(int a, int b);函数头加上分号，可省略形参名称，但不能省略参数类型
int add(int, int);