【C语言】详解函数(上)（庖丁解牛版）

文章目录

1. 前言
2. 函数的概念
3.库函数
- 3.1 标准库和头文件
- 3.2 库函数的使用
- - 3.2.1 头文件的包含
  - 3.2.2 实践
4. 自定义函数
- 4.1 自定义函数的语法形式
- 4.2 函数的举例
5. 形参和实参
- 5.1 实参
- 5.2 形参
- 5.3 实参和形参的关系
6. return 语句
6. 总结

1. 前言

一讲到函数这块，相信有很多初学者都避而不及。开个玩笑说，你是否听到函数身体就止不住的颤抖，冷汗直流，必须得来几瓶汇源肾宝才能勉强继续学下去。😰😰😰

不过没关系，相信你看完这个文章之后不会再惧怕函数，甚至可能会爱上使用它。

那么话不多说，让我们一起去揭开函数这个神秘的面纱吧！😎😎❤️

2. 函数的概念

古人有云：知己知彼，才能百战不殆。学习也是如此，当我们面对一个新的知识时，我们得先对这个新事物有个整体的认知，在此基础上继续挖掘更深层次的知识，就事半功倍了。

一说到函数，相信大家就想到了初中那段刚接触到函数的时光，你是否被它折磨的痛不欲生了呢？不过没有关系，本文会带你驶向胜利的彼岸。比如：一次函数y=kx+b 、二次函数y=ax²+bx+c,根据函数的映射关系，我们就可以根据自变量(x)的值从而求得因变量(y)。

其实在C语言中也引入了函数(function)这一概念，有些地方也将它翻译成：子程序，我认为子程序的翻译更加准确一些。也就是说，函数其实就是一段子程序。

那可能有的读者就会问了，子程序是什么，难道还会有个母函数？

所谓的子程序就是，总的项目程序代码中的一部分，它能够完成某一项特定的任务，并且这段代码有特许的写法和调用方式。当然，目前你可以简单的理解为程序代码的一部分。相信你看文本后，再回头思考这个问题时，就会有很深的感悟了。

既然讲到了C语言程序这个概念，就再跟大家聊聊什么是程序？

从目的角度理解的话，程序就是程序为了实现某种目的作用于现实生活而编程出来的可执行文件。
从程序本身来理解的话，程序就是由无数个小的函数组合而成，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(每个函数都对应这一个小的任务)完成。同时一个函数如果能完成某一项特定任务的话，那么这个也是可以重复被使用了，程序员就无需打那么多重复的代码，大大提高了编程的效率。

在C语言中我们一般会见到两类函数：

库函数
自定义函数

在这里我们先从较为简单库函数讲起。

3.库函数

说到库函数，一定就离不开C语言中的标准库和头文件。

3.1 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，C语言本身并不提供库函数，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。C语言那到底是谁给我们提供呢？制作编译器的厂商们。这些厂商们拿着ANSI提供的C语言标准制定了一系列函数的实现。这些函数就被称为库函数。

总而言之，标准库就是一个国际组织制定的标准，在里面存放着编译器厂商是实现的库函数。

其实，我们在日常编程中几乎都用到了库函数，比如printf、scanf这些都是库函数，库函数也是函数，只不过是别人已经帮我们实现好了，我们只需要直接拿出来用就行了。

各种编译器的标准库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(也就是说，我们在使用这些库函数时，得先包含对应的头文件)。

库函数相关头文件链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header

里面的函数多种多样，不需要大家一次性学完，等需要用到的时候，再去查就可以了。

3.2 库函数的使用

库函数的学习和查找工具有很多，以下是我推荐给大家的：
C/C++官⽅的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header
cplusplus.com：https://cplusplus.com/

举例：sqrt

double sqrt(double x);
//sqrt是函数名
//x 是函数的参数，表示调用sqrt函数时需要传递一个double类型的值
//double 是返回值类型 —— 表示函数计算的结果是一个double类型的值

以下截图是来自：cplusplus网站
sqrt函数

3.2.1 头文件的包含

在前面我有提及过，在我们使用库函数，要先包含一个头文件。因为库函数是在标准库中对应的头文件中声明的，所以使用库函数时请务必包含头文件。

这就好比，你去借别人的东西，不包含头文件的情况，就比做你直接就拿别人的东西去用了，也没询问过别人的意见，这个就是一个很没有礼貌的行为。而包含了头文件之后，就比做你已经再征得别人的同意后才使用的，这就是一个有礼貌行为的体现。

3.2.2 实践

讲了这么多了，是时候动手写个代码，给大家展示一下用法：

#include<stdio.h>
#include<math.h> //sqrt函数被声明在这个头文件里,得先打声招呼

int main()
{
	double x = 16.0;
	double r = sqrt(x);
	printf("%lf\n",r);
	return 0;
}

大家下来可以自己测试一下结果！

4. 自定义函数

了解了库函数之后，我们的关注度应该放在自定义函数上，自定义函数其实更加重要，也能给程序员写代码更多的创造性。

4.1 自定义函数的语法形式

其实自定义函数和库函数一样，形式如下：

ret_num fun_name(形式参数)
{
	...
}

名称	意义
ret_num	是函数的返回值类型
fun_name	是函数名
()里面放的内容	是形式参数
{…}括里面的内容	是函数体(函数的主要内容)

函数工厂
我们可以把函数想象成一座小型的工厂，工厂通过输入进来的原材料，经过加工才能身边生产出产品。那函数也是一样的，函数一般会给它输入一些值(可以是0个，也可以是多个)，经过函数内部的计算，得出最终的计算结果。

为此，我再次写一下，函数创建语法时，各个英文单词所代表的具体含义。请大家对照着理解，

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。

4.2 函数的举例

举个例子：
写一个加法函数，完成对两个整型变量的加法操作。

在我们没学过函数之前，你可能会这么写：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d",&a,&b);
	int ret = a + b;
	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

这是你学过函数之后写的代码：

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y) //x,y就是形式参数
{
	int sum = 0;
	sum = x + y;

	return sum;
}


int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d",&a,&b);
	int ret = Add(a, b);

	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

自定义函数举例

不过上述的Add函数的写法还可以再简化

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

上⾯只是⼀个例⼦，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。

5. 形参和实参

在函数的使用过程中，把函数的参数分为，实参和形参。
在看看我们之前举例的代码：

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y) //x,y就是形式参数
{
	int sum = 0;
	sum = x + y;
	return sum;
}

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d",&a,&b);
	int ret = Add(a, b);

	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

5.1 实参

在上面代码中第2~7行是Add函数的定义，有了函数之后，再调用第14行的Add函数。
我们把调用Add函数时，传递给Add函数的参数a和b，称为实际参数，简称实参。

实际参数就是真实给函数传递的值。

可以理解为实参就是给这个函数的原材料。

或者，我再举一个生动的例子。就比如说，我们的手机没电时，需要充电，第一步就是将充电器插入到电插座中，第二步就是将充电头插入自己手机的充电口中。这两步的插入目的就是给手机充电，就好比我们给函数传递实参一样。函数需要这么一个介质，才能发挥出它应有的功能。

5.2 形参

在上面代码中，第二行定义函数时，在函数名Add后的括号中写的x和y，称为形式参数，简称形参。

为什么会叫形式参数呢？实际上，如何只是定义了Add函数而不去调用的话，Add函数的参数x和y只是形式上存在的，它们是不会向内存申请空间的，不会真实存在的，所以叫形式参数。形式参数只有在函数被调用的过程中，才会向内存中申请空间，这个过程就叫做形式参数的实例化。

5.3 实参和形参的关系

形式参数和实际参数，它们的名字中都有参数二字，那它们中间有什么关系吗？

请大家务必记住这句话：

形参是实参的一份临时拷贝

为什么这么说呢？
下面我就通过调试办法来观察参数的变化：
形参和实参的关系
在调试的时候，我们发现x和y的确是得到了a和b的值，但是x和y的地址与a和b的地址是不一样的，所以我们就可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。

6. return 语句

return作为C语言中的关键字，在自定义函数中时常出现，这里就讲一下return语句使用的注意事项：

return后面可以是个数值，也可以是个表达式，如果是表达式则先执行表达式，再返回表达式的结果。
return后边也可以什么都没有，直接写return;这种写法适合函数返回值类型是void的情况。
return返回的值和函数返回值的类型不一致，系统会自动将返回的值隐式转换为函数的返回类型。
return语句执行后，函数就彻底返回了，后边的代码就不再执行了。
如果函数中存在if等分支语句时，则要保证每种情况下都有return返回，否则就会出现编译错误。

为了方便大家的理解，我会给出几段代码，分别说明一下，遵守这些规则的好处以及不遵守这些规则所带来一些意想不到的"效果"：

注意事项1：return后面可以是个数值，也可以是个表达式，如果是表达式则先执行表达式，再返回表达式的结果。

//我们可以这样写
int Add(int x, int y)
{
	return x+y; //这个return语句后面是一个表达式
}

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;

	scanf("%d %d",&a,&b);
	int ret = Add(a, b);

	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

return语句后面是一个表达式

注意事项2：return后边也可以什么都没有，直接写return;这种写法适合函数返回值类型是void的情况。

void Print()
{
	printf("***********\n");
	printf("***********\n");
	printf("***********\n");
	printf("***********\n");

	return;//这个其实可写可不写
}

int main()
{
	Print();
	return 0;
}