零基础C语言“函数”教程，有手就行

前言

大家好！本章向大家介绍C语言函数。在C语言中函数无处不在，那么在C语言函数中又隐藏着哪些鲜为人知的秘密呢？下面就让我们一探究竟！

本章重点

• 库函数的学习

• 函数参数

• 函数调用

• 函数的嵌套调用和链式访问

• 函数的声明和定义

• 函数递归

1. 函数是什么？

数学中我们常见到函数的概念。但是你了解C语言中的函数吗?

在C语言中函数负责实现某种特定的功能，具备相对的独立性。通常是大型程序中的部分代码，由一个或多个语句块组成。

一般会有参数值和返回值，提供对实现过程的封装和对细节的隐藏。

C语言中函数分为库函数，和自定义函数

可以将函数比作一个工厂：

我们只需要为工厂提供生产汽车所需的原材料，不必在意生产过程，最终我们会得到想要的汽车。在C语言中我们只需要提供必要的参数，函数会为我们实现特定的功能，这就是函数的工作流程。

2. 库函数

🍑2.1 为什么会有库函数？

1.我们知道在我们学习C语言编程的时候，总是在一个代码编写完成之后迫不及待的想知道结果，想把这个结果打印到我们的屏幕上看看。这个时候我们会频繁的使用一个功能：将信息按照一定的格式打印到屏幕上（printf）。

2. 在编程的过程中我们会频繁的做一些字符串的拷贝工作（strcpy）。

3.在编程是我们也计算，总是会计算n的k次方这样的运算（pow）。

像上面我们描述的基础功能，它们不是业务性的代码。我们在开发的过程中每个程序员都可能用的到，为了支持可移植性和提高程序的效率，所以C语言的基础库中提供了一系列类似的库函数，方便程序员进行软件开发

🍑2.2 C语言常用的库函数有哪些？

1.IO函数。例如：scanf输入函数，printf打印函数
2.字符串操作函数。例如：strcpy()字符串拷贝函数，strlen()字符串长度计算函数
3.字符操作函数。例如：isalpha() 检查是否为字母字符 ，isupper() 检查是否为大写字母字符
4.内存操作函数。例如：memset()内存设置函数
5.时间/日期函数。例如：time()获取系统时间函数
6.数学函数。例如：pow()次方计算函数
7.其他库函数。

🍑2.3 怎么学习库函数？

这里给大家推荐一个官网cplusplus.com大家可以参照官网里的文档学习库函数

注意：使用库函数一定要包含相应的头文件

下面我就以memset()函数为例，通过阅读文档学习库函数：

通过阅读文档，我们大致可以了解memset()函数的基本作用，是将某一块内存中的内容全部设置为指定的值。

📝代码展示：

#include<string.h>//一定不要忘记添加头文件！！！
int main()
{
	char arr[] = "hello world";
	memset(arr,'*',5);//把arr所指空间的前5个字符设置成*
	printf("%s\n",arr);
	return 0;
}
//输出：***** world

📃小试牛刀：
大家可以参考这种方式学习一下strcopy()函数，快去练练手吧！

3. 自定义函数

如果库函数能干所有的事情，那还要程序员干什么？

在程序设计中自定义函数是开发的灵魂。

自定义函数和库函数一样，有函数名，返回值类型和函数参数。

与库函数不一样的是这些都是我们自己来设计。这给程序员一个很大的发挥空间！

要是讨论自定义函数的数量，那恐怕就要无穷无尽了，自定义函数的数量完全取决于程序员的脑洞。这里给出求和函数add()这里就不在过多举例，大家类比理解消化。

4. 函数参数

🍑4.1 实际参数

真实传给函数的参数，叫实参。

实参可以是：常量、变量、表达式、函数等。

无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。

🍑4.2 形式参数

形式参数是指函数名后括号中的变量，因为形式参数只有在函数被调用的过程中才实例化（分配内 存单
元），所以叫形式参数。

形式参数当函数调用完成之后就自动销毁了。因此形式参数只在函数中有效。

例如求和函数Add()

a,b为实参，在函数调用开始到完成始终存在，而形参x,y只在函数调用过程中存在，函数调用完成后就自动销毁。

5. 函数调用

🍑5.1 传值调用

函数的形参和实参分别占有不同内存块，对形参的修改不会影响实参。

写一个函数可以交换两个整形变量的内容。使用传值调用

📝代码展示：

#include <stdio.h>
//实现成函数，但是不能完成任务
void Swap1(int x, int y) {
	int tmp = 0;
	tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
int main()
{
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	Swap1(num1, num2);
	printf("Swap1::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
	return 0;
}
//输出：Swap1::num1 = 1 num2 = 2

结论：这里可以看到 Swap1 函数在调用的时候， x ， y 拥有自己的空间，同时拥有了和实参一模一样的内容。
所以我们可以简单的认为：形参实例化之后其实相当于实参的一份临时拷贝

🍑5.2 传址调用

1.传址调用传址调用是把函数外部创建变量的内存地址传递给函数参数的一种调用函数的方式。

2.这种传参方式可以让函数和函数外边的变量建立起真正的联系，也就是函数内部可以直接操作函数外部的变量。

同样写一个函数可以交换两个整形变量的内容。使用传址调用
📝代码展示：

#include <stdio.h>
//正确的版本
void Swap2(int* px, int* py) {
	int tmp = 0;
	tmp = *px;
	*px = *py;
	*py = tmp;
}
int main()
{
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	Swap2(&num1, &num2);
	printf("Swap2::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
	return 0;
}
//输出：Swap2::num1 = 2 num2 = 1

结论：传址调用的方式可以让函数和函数外边的变量建立起真正的联系，也就是函数内部可以直接操作函数外部的变量

6. 函数的嵌套调用和链式访问

🍑6.1 嵌套调用

在函数中调用函数

注意：函数不能嵌套定义

📝代码展示：

#include <stdio.h>
void new_line()
{
	printf("hello\n");
}
void three_line()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		new_line();
	}
}
int main()
{
	three_line();
	return 0;
}
//输出：hello
//          hello
//          hello

🍑6.2 链式访问

把一个函数的返回值作为另外一个函数的参数

📝代码展示：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
    //结果是啥？
    //注：printf函数的返回值是打印在屏幕上字符的个数
    return 0; }
//输出4321 

7. 函数的声明和定义

🍑7.1 函数声明

1.告诉编译器有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。但是具体是不是存在，函数声明决定不了。
2.函数的声明一般出现在函数的使用之前。要满足先声明后使用。
3.函数的声明一般要放在头文件中的。

🍑7.2 函数定义

函数的定义是指函数的具体实现，交待函数的功能实现。

在实际开发过程中我们通常将函数的定义部分和函数的声明部分分文件编写

1.一方面可以让代码结构更加清晰
2.另一方面可以对函数实现更好的封装

8. 函数递归

🍑8.1 什么是递归？

程序调用自身的编程技巧称为递归（ recursion）。

递归思想： 递归做为一种算法在程序设计语言中广泛应用。 一个过程或函数在其定义或说明中有直接或间接 调用自身的一种方法，它通常把一个大型复杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解。

递归策略： 只需少量的程序就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。

递归的主要思考方式在于： 把大事化小

🍑8.2 递归的两个必要条件

1.存在限制条件，当满足这个限制条件的时候，递归便不再继续。

2.每次递归调用之后越来越接近这个限制条件

🍑8.3 递归详解

📃1、甲到底多少岁？

已知有5人，他们的年龄有如下关系：

1. 甲比乙大2岁
2. 乙比丙大2岁
3. 丙比戊大2岁
4. 戊今年10岁

显然，这是一个递归问题，我们可以用递归的方法求解
图解：

📝代码展示：

#include<stdio.h>
int Age(int n)
{
	if (1 == n)//限制条件
		return 10;
	else
		return 2 + Age(n - 1);//逐渐向条件逼近
}
int main()
{
	int ret=Age(5);
	printf("甲的年龄是：%d岁\n",ret);
	return 0;
}
//输出：甲的年龄是：18岁

📃2、编写函数，接受一个整型值（无符号），按照顺序打印它的每一位。

📝代码展示：

#include<stdio.h>
void print(unsigned int n)
{
	if (n>9)
	{
		print(n / 10);
	}
	printf("%d ", n % 10);
}
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);//1234
	print(num);
	return 0;
}
//输出：1 2 3 4

图解：

🍑8.4 递归与迭代

🌳8.4.1 递归的两大缺点

📃1.用递归求10000的阶乘

📝代码展示：

//求10000的阶乘
#include<stdio.h>
int factorial(int n) 
{
	if (n <= 1)
		return 1;
	else
		return n * factorial(n - 1);
}
int main()
{
	int num = 0;
	
	int ret=factorial(10000);
	printf("%d\n",ret);
	return 0;
}

当我们运行程序，编译器会直接报错—栈溢出

递归为什么会出现栈溢出呢？这就要谈到函数在内存中的存储了，如下图：

📃2.用递归计算第50个斐波那契数字

📝代码展示：

#include<stdio.h>
int fib(int n)
{
	if (n <= 2)
		return 1;
	else
		return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
int main()
{
	int num = 0;
	
	int ret=fib(50);
	printf("%d\n",ret);
	return 0;
}

此代码运行后，我们会发现控制台的光标一直在闪烁，却迟迟没有结果，这又是什么原因呢？

由递归公式我们已知求解斐波那契数的公式：fib(n)=fib(n - 1) + fib(n - 2)
求解过程：

🌳8.4.2 如何解决递归缺陷

面对这种问题我们通常将递归改写成非递归。

📝 求10000阶乘改为：

int factorial(int n)
{
	int i = 0;
	int fac = 1;
	for (i = 1; i <= n; i++)
	{
		fac *= i;
	}
	return fac;
}

📝求50斐波那契数改为:

int fib(int n)
{

	int fib1 = 1;
	int fib2 = 1;
	int fib = 1;
	while (n > 2)
	{
		fib = fib1 + fib2;
		fib1 = fib2;
		fib2 = fib;
		n--;
	}
	return fib;
}

虽然计算结果是错的（因为数据太大溢出）但是这样改进，既可以避免错误，又可以提高计算效率。

总结：

1. 许多问题是以递归的形式进行解释的，这只是因为它比非递归的形式更为清晰。
2. 但是这些问题的迭代实现往往比递归实现效率更高，虽然代码的可读性稍微差些。
3. 当一个问题相当复杂，难以用迭代实现时，此时递归实现的简洁性便可以补偿它所带来的运行时开销

🌳8.4.3 什么时候用递归，什么时候用迭代？

1、当用递归特别简单用循环特别难，用递归，当然要保证写出来没问题。

2、当发现用递归简单，但是有明显的缺陷，应该用循环。

结语

由于作者水平有限，如笔下有误敬请留言。

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