一、函数的概念

在C语言中，函数（function）还有一个更准确的翻译：子程序。

C语言的函数就是一个完成某项特定任务的一小段代码。

在C语言中，我们一般会见到两种函数：

库函数        

自定义函数

二、库函数

（一）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语言并不提供库函数；C语言国际标准ANSI C规定了一些常用的函数标准，被称为标准库。

不同的编译器厂商根据标准库就给出了一系列函数的实现，这些函数就被称为库函数。

例如，最常用的printf，scanf都是库函数。库函数的使用，一定程度上提升了效率；同时库函数的质量和执行效率上都更有保证。

库函数相关的头文件：https://zh.cppreference.com/w/c/header

库函数的学习并不是一蹴而就就，而是需要慢慢地学习，各个击破。

（二）库函数的使用方法

C/C++官方链接（英文版）：https://en.cppreference.com/w/c/header

C/C++官方链接（中文版）：https://zh.cppreference.com/w/c/header

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

举例 ：sqrt

double sqrt(double x);
//sqrt是函数名；
//x 是函数的参数，表示调用 sqrt 函数需要传递一个 double 类型的值；
//double 是返回类型，表示函数计算的结果是 double 的类型

1.功能

Compute square root 计算平方根

Return the square root of x.（返回平方根）

2.头文件包含

库函数是在标准库中对应的头文件中生命的，所以库函数的使用，务必包含对应的头文件，不包含是可能出现一些问题的。

3.实践

#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{
	double n = 16;
	double r = sqrt(n);
	printf("%lf\n", r);
	return 0;
}

4.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

三、自定义函数

了解完库函数，我们的关注度应该聚焦于自定义函数上，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。

（一）函数的语法形式

自定义函数的形式：

ret_type fun_name(形式参数)
{

}
//ret_type：函数的返回类型
//fun_name：函数名
//{}括起来的是函数体

ret_type: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；函数的名字尽量要根据函数的功能来起，做到命名有意义。

函数的参数可以是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，以及参数的个数。

{}括起来的是函数体，函数体就是完成计算的过程。

（二）函数的举例

写一个“加法函数”，完成2个整形变量的加法操作。

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int c = Add(a, b);
	printf("%d", c);
	return 0;
}

接下来，我们通过一个例子来强调void的作用：

void print()
{
	printf("hehe\n");
}
int main()
{
	print();
	print(1);
	print(1, 2);
	return 0;
}

可以看到，当自定义函数print的（）中什么都没有时，在主函数内使用print时，无论print的（）内有无数据，有几个数据，结果都是正常打印。

但一旦print的（）是void：

void print(void)
{
	printf("hehe\n");
}
int main()
{
	print();
	print(1);
	print(1, 2);
	return 0;
}

这说明，当出现void print（void）时，后续使用这个函数，其（）内必须没有任何数据。

四、形参和实参

在函数使用的过程中，把函数的参数分为实参和形参。

我们以这段代码为例：

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int c = Add(a, b);
	printf("%d", c);
	return 0;
}

（一）实参

上述代码中，第1~4行是Add函数的定义，有了Add函数，我们才可以在第10行调用Add函数。

我们在第10行调用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。

实际参数就是真是传递给函数的参数。

（二）形参

上述代码中，第1行定义函数的时候，Add后面括号中的x和y，称为形式参数，简称形参。

为什么叫形式参数呢？实际上，如果只定义了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，不会向内存申请空间，不会真实存在，所以叫作形式参数。

形式参数只有在函数被调用的过程中为了存放实参传递过来的值，才向内存申请空间，这个过程就是形参的实例化。

（三）实参和形参的关系

虽然实参是传递给形参的，它们之间是有联系的，但是形参和实参各自有独立的内存空间。

我们可以通过调试来观察这一现象：

从上图中，我们可以看出：

1.实参和形参是完全不同的内存空间；

2.形参是实参的一份临时拷贝。

五、return 语句

在函数的设计中，函数中经常会出现return语句，这里说一下return语句使用的注意事项：
1.return后边可以是一个数值，也可以是一个表达式，如果是表达式则先执行表达式，再返回表达式的结果；

2.return后边也可以什么都没有，直接写return；这种写法适用于函数返回类型是void的情况；

3.return返回的值和函数返回类型不一致，系统会自动将返回的值隐式转换为函数的返回类型；

int test()
{
	return 2.71828;
}
int main()
{
	float r = test();
	printf("%f", r);
	return 0;
}

4.return语句执行后，函数就彻底返回，后边的代码不再执行；

5.如果函数中存在if等分支的语句，则要保证每种情况下都有return返回，否则会出现编译错误。

int test(int n)
{
	if (n % 2 == 1)
		return 1;
	else
		return 0;

}
int main()
{
	int r = test(5);
	return 0;
}

六、数组作函数参数

在使用函数解决问题的时候，难免会将数组作为参数传递给函数，在函数内部对数组进行操作。

举例，写一个函数，讲一个整形数组的内容全部设置为-1，再写一个函数打印数组的内容：

void set_arr(int arr2[], int sz)
//这里（）要写arr2[]而不是只写arr2，因为我们定义的是数组；
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		arr2[i] = -1;
	}
}
void print_arr(int arr2[], int sz)
{
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf(" %d", arr2[i]);
	}
}
int main()
{
	int arr1[10] = { 0 };
	int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
	set_arr(arr1,sz);
	//这里（）应该写arr1，而不是arr[10]；
	//因为arr1才是数组名；
	print_arr(arr1,sz);
	return 0;
}

由此我们可以引申出数组传参的几个重点知识：

1.函数的形参个数要与函数的实参个数匹配；

2.函数的实参是数组，形参也是可以写成数组形式的；

3.形参如果是一维数组，数组大小可以省略不写；

4.形参如果是二维数组，行可以省略，但是列不可以省略；

5.数组传参，形参是不会创建新的数组的（地址相同）；

6.形参操作的数组和实参操作的数组是同一个数组。

七、嵌套调用和链式访问

（一）嵌套调用

嵌套调用就是函数之间可以互相调用，正是因为函数之间有效的互相调用，最后写出来了相对大型的程序。

举例，我们要设计一个程序来计算某年某月有多少天？如果要实现程序，我们要设计两个函数：

is_leap_year():根据年份确定是否为闰年；

get_days_of_mouth():调用is_leap_year确定是否为闰年后，再根据月计算月的天数。

#include<stdbool.h>
bool is_leap_year(int y)
{
	if ((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0) || (y % 400 == 0))
		return true;
	else
		return false;

}
int get_days_of_month(int y, int m)
{
	int ds[] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
	int day = ds[m];
	if (is_leap_year(y) && m == 2)
		//if()中的逻辑为，要先判断&&前面的条件是否为真；
		//如果为真，继续判断"m==2"这个条件。
	{
		day += 1;
	}
	return day;
}
int main()
{
	int year = 0;
	int month = 0;
	scanf("%d%d", &year, &month);
	int days = get_days_of_month(year, month);
	printf("%d", days);
	return 0;
}

注意：

1.被嵌套的自定义函数一定要率先声明（上述代码中的is_leap_year函数在get_days_of_month函数之前声明）；

2.未来的稍微大一些代码都是函数之间的嵌套调用，但是，函数是不能嵌套定义的。

（二）链式访问

链式访问：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。

int main()
{
	int length = strlen("abcdef");
	printf("%d\n", length);
	return 0;
}

上述代码是一段计算字符串长度并打印出来的代码，那如果把strlen的返回值直接作为printf函数的参数呢？这样就是一个链式访问的经典例子：

int main()
{
	printf("%d\n", strlen("abcdef"));
	return 0;
}

接着，我们看一段有趣的代码：

int main()
{
	printf("%d",printf("%d",printf("%d",43)));
	return 0;
}

想要弄懂这段代码，关键是明白：printf函数的返回值是什么？

这时候，我们可以通过“cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/”来进行学习。

我们可以学习到，printf函数返回的是打印在屏幕上的字符的总数。

所以，上述代码中，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。

具体逻辑：

第三个printf打印43，在屏幕上打印了2个字符，再返回2；

第二个字符打印2，在屏幕上打印1个字符，再返回1；

第一个printf打印1，在屏幕上打印1个字符，再返回1。

所以屏幕上最终打印：4321

那么如果我将代码改为如下模样：

int main()
{
	printf("%d\n", printf("%d\n", printf("%d\n", 43)));
	return 0;
}

此时，屏幕上打印的是什么呢？

这里就要求我们考虑到“\n”代表的换行也属于一个字符，所以按照上述思考逻辑，可以轻松得出答案：

八、函数的声明和定义

（一）单个文件

一般我们在使用函数的时候，直接将函数写出来就使用了。

比如，我们要写一个函数判断一年是否为闰年：

int is_leap_year(int year)
{
	if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0) )|| (year % 400 == 0))
		return 1;
	else
		return 0;
}
int main()
{
	int year = 0;
	scanf("%d", &year);
	int r = is_leap_year(year);
	if (r == 1)
		printf("%d年是闰年\n", year);
	else
		printf("%d年不是闰年\n", year);
	return 0;
}

上述代码函数的定义在函数调用之前，所以没有问题。

但是，如果我们将函数的定义放在函数的调用后面，如下：

int main()
{
	int year = 0;
	scanf("%d", &year);
	int r = is_leap_year(year);
	if (r == 1)
		printf("%d年是闰年\n", year);
	else
		printf("%d年不是闰年\n", year);
	return 0;
}
int is_leap_year(int year)
{
	if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0))
		return 1;
	else
		return 0;
}

会出现如下警告：

这是因为C语言编译器对源代码进行编译的时候，从第一行往下扫描，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，就报出了上述的警报。

怎么解决这个问题呢？

那我们只需要事先声明一下is_leap_year这个函数，声明函数时要交代清楚：

函数名，函数的返回类型和函数的参数。

如下代码：

int is_leap_year(int y);//函数声明
int main()
{
	int year = 0;
	scanf("%d", &year);
	int r = is_leap_year(year);
	if (r == 1)
		printf("%d年是闰年\n", year);
	else
		printf("%d年不是闰年\n", year);
	return 0;
}
int is_leap_year(int year)
{
	if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0))
		return 1;
	else
		return 0;
}

函数的代码一定要满足：先声明后使用；

值得一提的是，函数的定义也是一种特殊的声明，所以如果函数定义放在调用之前也是可以的。

（二）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；

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、类型的声明都放在头文件（.h）中，函数的实现是放在源文件（.c）文件中。

举个例子：

Add.c

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

Add.h

#pragma once
//函数的声明
int Add(int x, int y);

hanShu.c

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int c = Add(a, b);
	printf("%d", c);
	return 0;
}

多文件书写的好处：

1.逻辑清晰；

2.方便多人协同；

3.适当地隐藏代码（静态库）。

（三）static和extern

我们先要了解两个概念：作用域和生命周期。

作用域（scope）是程序设计概念，通常来说，一段代码中所用到的名字并不总是有效的，而限定这个名字的可用性代码范围就是这个名字的作用域。

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。

static和extern都是C语言中的关键字。

static的意思是“静态的”，可以用来：

1.修饰局部变量；

2.修饰全局变量；

3.修饰函数。

extern是用来声明外部符号的。

1.static修饰局部变量

下面我们来对比两段代码及其运行结果：

//代码1
void test()
{
	int i = 0;
	i++;
	printf("%d ", i);
}
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		test();
	}
	return 0;
}

//代码2
void test()
{
	//static修饰局部变量
	static int i = 0;
	i++;
	printf("%d ", i);
}
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		test();
	}
	return 0;
}

对比两次代码的效果，我们可以大体理解出static修饰局部变量的意义。

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将要结束（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。

所以我们可以得出普适性结论：

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。

使用建议：未来一个变量出了函数后，我们还想保留着，等下次进入函数继续使用，就可以使用static修饰。

2.static修饰全局变量

下面，我们再来对比两段代码：

int g_val = 2018;

代码1：

Add.c:

int g_val = 2025;

hanShu.c:

extern int g_val;
int main()
{
	printf("%d\n", g_val);
	return 0;
}

根据代码1我们可以得出：

extern是用来声明外部符号的，如果一个全局的符号是在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。

代码2：

Add.c:

static int g_val = 2025;

hanShu.c:

extern int g_val;
int main()
{
	printf("%d\n", g_val);
	return 0;
}

根据代码2我们可以得出：

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中使用了，其他源文件，即使声明了，也是无法正常使用的。

使用建议：如果一个全局变量，只想在所在源文件内部使用，不想被其他文件发现，就可以使用static修饰。

3.static修饰函数

代码1：

Add.c:

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

hanShu.c:

extern int Add(int x, int y);
int main()
{
	printf("%d\n", Add(2, 3));
	return 0;
}

代码2：

Add.c:

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

hanShu.c:

extern int Add(int x, int y);
int main()
{
	printf("%d\n", Add(2, 3));
	return 0;
}

代码1能够正常运行，但是代码2就出现了链接错误。

其实static修饰函数与static修饰全局变量是一模一样的。

一个函数在整个工程（项目）都可以使用，被static修饰后，只能在本文本内部使用，其他文件无法正常地链接使用了。

本质是因为函数默认是具有外部链接属性，具有外部链接属性使得函数在整个工程（项目）只要哦适当地声明就可以被使用。

但是被static修饰后变成了内部链接属性，使得函数只能在自己所在源文件内部使用。

使用建议：一个函数只想在所在的源文件内使用，不想被其他源文件使用，就可以使用static修饰。