# 函数的概念

        对于函数，我想大家应该并不陌生，在数学中就存在函数的概念，比如：一次函数 y=kx+b ，k和b都是常数，给⼀个任意的x，就能得到⼀个y值。

        在C语言中也有函数的概念，函数也被称为子程序（我认为子程序更加贴切）。C语言的函数就是一个完成某项特定任务的一小段代码。这段代码是有特殊的写法和调⽤⽅法的。C语⾔的程序其实是由⽆数个⼩的函数组合⽽成的，也可以说：⼀个⼤的计算任务可以分解成若⼲个较⼩的函数（对应较⼩的任务）完成。同时⼀个函数如果能完成某项特定任务的话，这个函数也是可以复⽤的，提升了开发软件的效率。而在C语⾔中我们⼀般会⻅到两类函数：一个是库函数，另一个是自定义函数。

# 库函数

1 标准库和头⽂件

        C语⾔标准中规定了C语⾔的各种语法规则，原本C语⾔并没有提供库函数，C语⾔的国际标准ANSI C规定了⼀些常⽤的函数的标准，被称为标准库。不同的编译器⼚商根据ANSI提供的C语⾔标准就给出了⼀系列函数的实现。这些函数就被称为库函数。

        我在前面提到的 printf 和 scanf 都是库函数， 这些函数已经是现 成的，我们只要学会就能直接使⽤了。有了库函数，⼀些常⻅的功能就不需要程序员⾃⼰实现了，⼀ 定程度提升了效率；同时库函数的质量和执⾏效率上都更有保证。

        各种编译器的标准库中提供了⼀系列的库函数，这些库函数根据功能的划分，都在不同的头⽂件中进⾏了声明。库函数相关头⽂件： https://zh.cppreference.com/w/c/header   这个网站汇总了 库函数相关头⽂件，感兴趣的可以去了解一下。库函数的学习不⽤着急⼀次性全部学会，慢慢学习，用到哪个学哪个就够了。

 2 库函数的使用方法

 1 库函数的学习和查看⼯具

⽐如：

C/C++官⽅的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header

cplusplus.com： https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

举个例子：sqrt  是求一个数的平方根的函数，我们就可以在网站中找到它，去了解使用sqrt函数。

2 sqrt的使用形式为：

double sqrt ( double x);

//sqrt 是函数名

//x 是函数的参数，表⽰调⽤ sqrt 函数需要传递⼀个 double 类型的值

//double 是返回值类型 - 表⽰函数计算的结果是 double 类型的值

演示一下：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
 double d = 16.0;
 double r = sqrt(d);
 printf("%lf\n", r);
 return 0;
}

3 库函数⽂档的⼀般格式

1. 函数原型

2. 函数功能介绍

3. 参数和返回类型说明

4. 代码举例

5. 代码输出

6. 相关知识链接

# ⾃定义函数

1 函数的语法形式

其实⾃定义函数和库函数是⼀样的，形式如下：

ret_type fun_name(形式参数)
{
}

• ret_type 是⽤来表⽰函数计算结果的类型，有时候返回类型可以是 void ，表⽰什么都不返回。

• fun_name 是为了⽅便使⽤函数；就像⼈的名字⼀样，有了名字⽅便称呼，函数有了名字⽅便调⽤，所以函数名尽量要根据函数的功能起的有意义。

• 函数的参数就相当于，⼯⼚中送进去的原材料，函数的参数也可以是 void ，明确表⽰函数没有参数。如果有参数，要交代清楚参数的类型和名字，以及参数个数。

• { }括起来的部分被称为函数体，函数体就是完成计算的过程。

        其实我们可以把函数想象成⼩型的⼀个加⼯⼚，⼯⼚得输⼊原材料，经过⼯⼚加⼯才能⽣产出产品，那函数也是⼀样的，函数⼀般会输⼊⼀些值（可以是0个，也可以是多个），经过函数内的计算，得出结果。

2 函数举例 

写⼀个加法函数，完成2个整型变量的加法操作。

 #include <stdio.h>
int main()
{
 int a = 0;
 int b = 0;
 //输⼊
 scanf("%d %d", &a, &b);
 //调⽤加法函数，完成a和b的相加
 //求和的结果放在r中
 
 //输出
 printf("%d\n", r);
 return 0;
}

        我们根据要完成的功能，给函数取名：Add，函数Add需要接收2个整型类型的参数，函数计算的结果也是整型。所以我们根据上述的分析写出函数：

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
 int z = 0;
 z = x+y;
 return z;
}
int main()
{
 int a = 0;
 int b = 0;
 //输⼊
 scanf("%d %d", &a, &b);
 //调⽤加法函数，完成a和b的相加
 //求和的结果放在r中
 int r = Add(a, b);
 //输出
 printf("%d\n", r);
 return 0;
}

        这里的Add函数也有个简洁的写法

int Add(int x,int y)
{
    return x+y;
}

        两种写法的功能没有区别，写哪一种都行。函数的参数部分需要交代清楚：参数的个数，每个参数的类型是啥，形参的名字叫啥。未来我们是根据实际需要来设计函数，函数名、参数、返回类型都是可以灵活变化的。

# 形参和实参 

#include <stdio.h>                   //1
int Add(int x, int y)                //2 
{                                    //3 
 int z = 0;                          //4
 z = x+y;                            //5
 return z;                           //6
}                                    //7
int main()                           //8   
{                                    //9 
 int a = 0;                          //10
 int b = 0;                          //11 
 //输⼊                              //12
 scanf("%d %d", &a, &b);             //13   
 //调⽤加法函数，完成a和b的相加        //14
 //求和的结果放在r中                  //15
 int r = Add(a, b);                  //16
 //输出                              //17
 printf("%d\n", r);                  //18
 return 0;                           //19
}                                    //20 

3 实参和形参的关系 

        虽然我们提到了实参是传递给形参的，他们之间是有联系的，但是 形参和实参各⾃是独⽴的内存空间（完全不同的内存空间） 。我用前面的代码通过调试来体现其中的关系：

        这里调试主函数用的是F10，调试Add函数用的是F11。 我们在调试中可以观察到，x和y确实得到了a和b的值，但是x和y的地址和a和b的地址是不⼀样的，所 以我们可以理解为 形参是实参的⼀份临时拷⻉，并且形参的修改不会影响实参 。形参和实参的函数名可以相同也可以不同，C语言没有太多限制，但是传数组的时候不一样，这个下面会讲，我们继续往后。

# return 语句 

# 数组做函数参数

        有时在使用函数解决问题的时候，我们需要讲数组作为参数传递给函数，在函数内部对数组进行操作。比如：写一个函数，讲一个整型数组的内容全部赋值为-1，再写一个函数打印数组的内容。对于编写有函数的代码，我们一般先把主函数确定，再去补充函数中相应的内容，这样可以避免写函数时间过长而导致主函数逻辑遗忘的难堪。

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	set_arr();
	print_arr();
	return 0;
}

        这⾥的set_arr函数要能够对数组内容进⾏设置，就得把数组作为参数传递给函数，同时函数内部在设置数组每个元素的时候，也得遍历数组，需要知道数组的元素个数。所以我们需要给set_arr传递2个参数，⼀个是数组，另外⼀个是数组的元素个数。仔细分析print_arr也是⼀样的，只有拿到了数组和元素个数，才能遍历打印数组的每个元素。修改后就是：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	set_arr(arr,sz);
	print_arr(arr,sz);
	return 0;
}

void set_arr(int arr[], int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		arr[i] = -1;
	}
}
void print_arr(int arr[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

 2、链式访问

        这个概念听着不太容易，但是其实是个很常见的概念。所谓链式访问就是将⼀个函数的返回值作为另外⼀个函数的参数，像链条⼀样将函数串起来就是函数的链式访问。比如：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int len = strlen("abcdef");//1.strlen求⼀个字符串的⻓度
 printf("%d\n", len);//2.打印⻓度 
 return 0;
}

        上⾯的代码完成动作写了2条语句，而链式访问就是把它们合并成一条语句输出，即把strlen的返回值直接作为printf函数的参数。代码如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("%d\n", strlen("abcdef"));//链式访问
 return 0;
}

        下面我们看一道例题：

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
 return 0;
}

        这道题如果你是第一次做，那大概率是一眼434343，因为我们做这道题之前要先了解printf函数接收的是参数的返回值，而printf函数的返回值是什么？通过msdn或者cppreference我们可以很容易找到printf函数的返回值：

        从图中可以看出printf的返回值是被打印字符的个数，到这各位是不是就恍然大悟了。

上⾯的例⼦中，我们就第⼀个printf打印的是第⼆个printf的返回值，第⼆个printf打印的是第三个printf的返回值。第三个printf打印43，在屏幕上打印2个字符，再返回2。第⼆个printf打印2，在屏幕上打印1个字符，再返回1 ，第⼀个printf打印1， 所以屏幕上最终打印：4321

我们在扩展一下，如果我在没个print函数的%d后面加一个空格，结果会不会改变呢？我直接告诉各位结果为：43 3 2，希望各位独立思考，如果还是不太清楚，欢迎评论区留言。

# 函数的声明和定义

1、单个⽂件

        在通常情况下，我们在写完函数后会直接使用。比如：

        红框中就是函数的定义，绿框中是对函数的调用。这是函数的定义在函数调用之前的情况，但如果我们把函数的定义放在函数调用下面就出问题了。

        原因是C语⾔编译器对源代码进⾏编译的时候，是从第一行往下扫描的，当遇到第7⾏的is_leap_year 函数调⽤的时候，并没有发现前⾯有is_leap_year的定义，就报出了上述的警告。那怎么解决这个问题呢？我们只要在函数调⽤之前先声明⼀下 is_leap_year这个函数就可以了，声明函数只需要交代清楚：函数名，函数的返回类型和函数的参数。如：int is_leap_year(int y)；这就是函数声明，函数声明中参数只保留类型，省略掉名字也是可以的。如下：

         函数的调⽤⼀定要满足先声明后使⽤，并且函数的定义也是⼀种特殊的声明，所以函数定义是可以放在调⽤之前使用的。

2、多个文件 

        ⼀般在企业中我们写代码时候，代码可能⽐较多，不会将所有的代码都放在⼀个⽂件中；因此我们往往会根据程序的功能，将代码拆分放在多个⽂件中。⼀般情况下，函数的声明、类型的声明放在头⽂件（.h）中，函数的实现是放在源⽂件（.c）⽂件中。

代码文件如下：

add.c

//函数的定义
int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}

add.h

//函数的声明
int Add(int x, int y);

test.c

#include <stdio.h>
#include "add.h"
int main()
{
 int a = 10;
 int b = 20;
 //函数调⽤
 int c = Add(a, b);
 printf("%d\n", c);
 return 0;
}

代码运行结果：

        这样我们未来就可以把复杂的代码拆分为多个文件去编写，这样在公司不仅可以降低一个人的工作量，还能够提高编写效率。

 3、static 和 extern

        static 和 extern 都是C语⾔中的关键字。 static 是 静态的 的意思，可以⽤来：1、修饰全局变量。2、修饰局部变量。3、修饰函数。而 extern 是⽤来声明外部符号的。

        要了解这两个关键字，我们首先要了解作用域和生命周期的概念。

        通常来说，⼀段程序代码中所⽤到的名字并不总是有效（可⽤）的，⽽限定这个名字的可⽤性的代码范围就是这个名字的作⽤域。比如：1、局部变量的作⽤域是变量所在的局部范围。2、全局变量的作⽤域是整个⼯程（项⽬）。

        ⽣命周期指的是变量的创建(申请内存)到变量的销毁(收回内存)之间的⼀个时间段。1、 局部变量的⽣命周期是：进⼊作⽤域变量创建，⽣命周期开始，出作⽤域⽣命周期结束。2、   全局变量的⽣命周期是：整个程序的⽣命周期。

3.1 static 修饰局部变量

        static修饰局部变量改变了变量的⽣命周期，⽣命周期改变的本质是改变了变量的存储类型，本来⼀个局部变量是存储在内存的栈区的，但是被 static 修饰后存储到了静态区。存储在静态区的变 量和全局变量是⼀样的，⽣命周期 就和程序的⽣命周期⼀样了，只有程序结束，变量才销毁，内存才 回收。但是作⽤域不变的。

        对比上面两段代码，你会发现在代码二的test函数里我只给int i 修饰了 static，但是输出结果改变了，代码1的输出结果为五个1，代码2的输出结果为1到5。代码1的test函数中的局部变量i是每次进⼊test函数先创建变量（⽣命周期开始）并赋值为0，然后++，再打印，出函数的时候变量⽣命周期就会结束（释放内存）。代码2中，我们从输出结果来看，i的值有累加的效果，其实 test函数中的i创建好后，出函数的时候是不会销毁的，重新进⼊函数也就不会重新创建变量，直接上次累积的数值继续计算。

3.2 static 修饰全局变量

        一般情况下，我整个工程中定义过的变量函数等，只要我们进行声明处理，就都能够使用。extern 是⽤来声明外部符号的，如果⼀个全局的符号在A⽂件中定义的，在B⽂件中想使⽤，就可以使用 extern 进⾏声明，然后使用。

        如果我在创建g_val 的时候用 static 修饰，那结果就不尽人意了。

        我想各位能够隐约猜到 static 修饰全局变量的作用，⼀个全局变量被static修饰，使得这个全局变量只能在本源⽂件内使⽤，不能在其他源⽂件内使⽤。本质原因是全局变量默认是具有外部链接属性的，在外部的⽂件中想使⽤，只要适当的声明就可以使⽤；但是全局变量被 static 修饰之后，外部链接属性就变成了内部链接属性，只能在⾃⼰所在的源⽂件内部使⽤了，其他源⽂件，即使声明了，也是⽆法正常使⽤的。

        这就给了我们一些建议：如果⼀个全局变量，只想在所在的源⽂件内部使⽤，不想被其他⽂件发现，就可以使⽤ static修饰。

3.3 static 修饰函数

        这里我想偷个懒，因为static修饰函数的作用和修饰全局变量的作用基本一致，所以我不再重复讲解，各位感兴趣的可以自己尝试。

        到此，我们的函数最基本的概念算是讲完了，后续我还会讲解函数递归等，下期我将会使用数组和函数的所学知识为大家写一个游戏，各位可以猜一猜。下期见。