09-C语言函数

函数基本概念

• C源程序是由函数组成的
  • 例如: 我们前面学习的课程当中,通过main函数+scanf函数+printf函数+逻辑代码就可以组成一个C语言程序
• C语言不仅提供了极为丰富的库函数, 还允许用户建立自己定义的函数。用户可把自己的算法编写成一个个相对独立的函数，然后再需要的时候调用它
  • 例如:你用C语言编写了一个MP3播放器程序，那么它的程序结构如下图所示
  • 
• 可以说C程序的全部工作都是由各式各样的函数完成的,所以也把C语言称为函数式语言

函数的分类

• 在C语言中可从不同的角度对函数分类
• 从函数定义的角度看,函数可分为库函数和用户定义函数两种
  • 库函数: 由C语言系统提供,用户无须定义,也不必在程序中作类型说明,只需在程序前包含有该函数原型的头文件即可在程序中直接调用。在前面各章的例题中反复用到printf、scanf、getchar、putchar等函数均属此类
  • 用户定义函数:由用户按需编写的函数。对于用户自定义函数,不仅要在程序中定义函数本身,而且在主调函数模块中还必须对该被调函数进行类型说明,然后才能使用
• 从函数执行结果的角度来看, 函数可分为有返回值函数和无返回值函数两种
  • 有返回值函数: 此类函数被调用执行完后将向调用者返回一个执行结果,称为函数返回值。(必须指定返回值类型和使用return关键字返回对应数据)
  • 无返回值函数: 此类函数用于完成某项特定的处理任务,执行完成后不向调用者返回函数值。(返回值类型为void, 不用使用return关键字返回对应数据)
• 从主调函数和被调函数之间数据传送的角度看,又可分为无参函数和有参函数两种
  • 无参函数: 在函数定义及函数说明及函数调用中均不带参数。主调函数和被调函数之间不进行参数传送。
  • 有参函数: 在函数定义及函数说明时都有参数,称为形式参数(简称为形参)。在函数调用时也必须给出参数,称为实际参数(简称为实参)

函数的定义

• 定义函数的目的

  • 将一个常用的功能封装起来，方便以后调用

• 自定义函数的书写格式

返回值类型 函数名(参数类型 形式参数1，参数类型 形式参数2，…) {
    函数体;
    返回值;
}

• 示例

int main(){
    printf("hello world\n");
    retrun 0;
}

• 定义函数的步骤
  • 函数名：函数叫什么名字
  • 函数体：函数是干啥的，里面包含了什么代码
  • 返回值类型: 函数执行完毕返回什么和调用者

• 无参无返回值函数定义
  • 没有返回值时return可以省略
  • 格式:

  void 函数名() {
      函数体;
  }
  

  • 示例:

  // 1.没有返回值/没有形参
  // 如果一个函数不需要返回任何数据给调用者, 那么返回值类型就是void
  void printRose() {
      printf(" {@}\n");
      printf("  |\n");
      printf(" \\|/\n"); // 注意: \是一个特殊的符号(转意字符), 想输出\必须写两个斜线
      printf("  |\n");
    // 如果函数不需要返回数据给调用者, 那么函数中的return可以不写
  }
  

• 无参有返回值函数定义
  • 格式:

  返回值类型 函数名() {
      函数体;
      return 值;
  }
  

  • 示例:

  int getMax() {
      printf("请输入两个整数, 以逗号隔开, 以回车结束\n");
      int number1, number2;
      scanf("%i,%i", &number1, &number2);
      int max = number1 > number2 ? number1 : number2;
      return max;
  }
  

• 有参无返回值函数定义
  • 形式参数表列表的格式: 类型 变量名,类型 变量2,......
  • 格式:

  void 函数名(参数类型 形式参数1，参数类型 形式参数2，…) {
      函数体;
  }
  

  • 示例:

  void printMax(int value1, int value2) {
      int max = value1 > value2 ? value1 : value2;
      printf("max = %i\n", max);
  }
  

• 有参有返回值函数定义
  • 格式:

  返回值类型 函数名(参数类型 形式参数1，参数类型 形式参数2，…) {
      函数体;
      return 0;
  }
  

  • 示例:

   int printMax(int value1, int value2) {
      int max = value1 > value2 ? value1 : value2;
      return max;
  }
  

• 函数定义注意
  • 函数不能嵌套定义

  void test() {
      void test2() { // 错误写法
      }
  }
  

• • 函数名称不能相同

  void test() {
  }
  void test() { // 报错
  }
  

函数的参数和返回值

• 形式参数
  • 在定义函数时，函数名后面小括号()中定义的变量称为形式参数，简称形参
  • 形参变量只有在被调用时才分配内存单元,在调用结束时,即刻释放所分配的内存单元。
  • 因此,形参只有在函数内部有效,函数调用结束返回主调函数后则不能再使用该形参变量

int max(int number1, int number2) //  形式参数
{
    return number1 > number2 ? number1 : number2;
}

• 实际参数
  • 在调用函数时, 传入的值称为实际参数，简称实参
  • 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,它们都必须具有确定的值,以便把这些值传送给形参
  • 因此应预先用赋值,输入等办法使实参获得确定值

int main() {
    int num = 99;
    // 88, num, 22+44均能得到一个确定的值, 所以都可以作为实参
    max(88, num, 22+44); // 实际参数
    return 0;
}

• 形参、实参注意点
  • 调用函数时传递的实参个数必须和函数的形参个数必须保持一致

  int max(int number1, int number2) { //  形式参数
      return number1 > number2 ? number1 : number2;
  }
  int main() {
      // 函数需要2个形参, 但是我们只传递了一个实参, 所以报错
      max(88); // 实际参数
      return 0;
  }
  

• • 形参实参类型不一致, 会自动转换为形参类型

  void change(double number1, double number2) {//  形式参数
     // 输出结果: 10.000000, 20.000000
     // 自动将实参转换为double类型后保存
     printf("number1 = %f, number2 = %f", number1, number2);
  }
  int main() {
      change(10, 20);
      return 0;
  }
  

• • 当使用基本数据类型（char、int、float等）作为实参时，实参和形参之间只是值传递，修改形参的值并不影响到实参函数可以没有形参

  void change(int number1, int number2) { //  形式参数
      number1 = 250; // 不会影响实参
      number2 = 222;
  }
  int main() {
      int a = 88;
      int b = 99;
      change(a, b);
      printf("a  = %d, b = %d", a, b); // 输出结果: 88, 99
      return 0;
  }
  

• 返回值类型注意点
  • 如果没有写返回值类型，默认是int

  max(int number1, int number2) {//  形式参数
      return number1 > number2 ? number1 : number2;
  }
  

• • 函数返回值的类型和return实际返回的值类型应保持一致。如果两者不一致,则以返回值类型为准,自动进行类型转换

  int height() {
      return 3.14; 
  }
  int main() {
    double temp = height();
    printf("%lf", temp);// 输出结果: 3.000000
  }
  

• • 一个函数内部可以多次使用return语句，但是return语句后面的代码就不再被执行

  int max(int number1, int number2) {//  形式参数
      return number1 > number2 ? number1 : number2;
      printf("执行不到"); // 执行不到
      return 250; // 执行不到
  }
  

函数的声明

• 在C语言中，函数的定义顺序是有讲究的：
  • 默认情况下，只有后面定义的函数才可以调用前面定义过的函数
• 如果想把函数的定义写在main函数后面，而且main函数能正常调用这些函数，那就必须在main函数的前面进行函数的声明, 否则
  • 系统搞不清楚有没有这个函数
  • 系统搞不清楚这个函数接收几个参数
  • 系统搞不清楚这个函数的返回值类型是什么
• 所以函数声明,就是在函数调用之前告诉系统, 该函数叫什么名称, 该函数接收几个参数, 该函数的返回值类型是什么
• 函数的声明格式：
  • 将自定义函数时{}之前的内容拷贝到调用之间即可
  • 例如: int max( int a, int b );
  • 或者: int max( int, int );

// 函数声明
void getMax(int v1, int v2);
int main(int argc, const char * argv[]) {
    getMax(10, 20); // 调用函数
    return 0;
}
// 函数实现
void getMax(int v1, int v2) {
    int max = v1 > v2 ? v1 : v2;
    printf("max = %i\n", max);
}

• 函数的声明与实现的关系
  • 声明仅仅代表着告诉系统一定有这个函数, 和这个函数的参数、返回值是什么
  • 实现代表着告诉系统, 这个函数具体的业务逻辑是怎么运作的
• 函数声明注意点:
  • 函数的实现不能重复, 而函数的声明可以重复

  // 函数声明
  void getMax(int v1, int v2);
  void getMax(int v1, int v2);
  void getMax(int v1, int v2); // 不会报错
  int main(int argc, const char * argv[]) {
      getMax(10, 20); // 调用函数
      return 0;
  }
  // 函数实现
  void getMax(int v1, int v2) {
      int max = v1 > v2 ? v1 : v2;
      printf("max = %i\n", max);
  }
  

• • 函数声明可以写在函数外面,也可以写在函数里面, 只要在调用之前被声明即可

  int main(int argc, const char * argv[]) {
      void getMax(int v1, int v2); // 函数声明, 不会报错
      getMax(10, 20); // 调用函数
      return 0;
  }
  // 函数实现
  void getMax(int v1, int v2) {
      int max = v1 > v2 ? v1 : v2;
      printf("max = %i\n", max);
  }
  

• • 当被调函数的函数定义出现在主调函数之前时,在主调函数中也可以不对被调函数再作声明

  // 函数实现
  void getMax(int v1, int v2) {
      int max = v1 > v2 ? v1 : v2;
      printf("max = %i\n", max);
  }
  int main(int argc, const char * argv[]) {
      getMax(10, 20); // 调用函数
      return 0;
  }
  

• • 如果被调函数的返回值是整型时,可以不对被调函数作说明,而直接调用

  int main(int argc, const char * argv[]) {
      int res = getMin(5, 3); // 不会报错
      printf("result = %d\n", res );
      return 0;
  }
  int getMin(int num1, int num2) {// 返回int, 不用声明
      return num1 < num2 ? num1 : num2;
  }
  

main函数分析

• main的含义:
  • main是函数的名称, 和我们自定义的函数名称一样, 也是一个标识符
  • 只不过main这个名称比较特殊, 程序已启动就会自动调用它
• return 0;的含义:
  • 告诉系统main函数是否正确的被执行了
  • 如果main函数的执行正常, 那么就返回0
  • 如果main函数执行不正常, 那么就返回一个非0的数
• 返回值类型:
  • 一个函数return后面写的是什么类型, 函数的返回值类型就必须是什么类型, 所以写int
• 形参列表的含义
  • int argc :
    • 系统在启动程序时调用main函数时传递给argv的值的个数
  • const char * argv[] :
    • 系统在启动程序时传入的的值, 默认情况下系统只会传入一个值, 这个值就是main函数执行文件的路径
    • 也可以通过命令行或项目设置传入其它参数
    • 
    • 

• 函数练习
  • 写一个函数从键盘输入三个整型数字,找出其最大值
  • 写一个函数求三个数的平均值

递归函数(了解)

• 什么是递归函数?
  • 一个函数在它的函数体内调用它自身称为递归调用

  void function(int x){
      function(x);
  }
  

• 递归函数构成条件
  • 自己搞自己
  • 存在一个条件能够让递归结束
  • 问题的规模能够缩小
• 示例:
  • 获取用户输入的数字, 直到用户输入一个正数为止

void getNumber(){
    int number = -1;
    while (number < 0) {
        printf("请输入一个正数\n");
        scanf("%d", &number);
    }

    printf("number = %d\n", number);
}

void getNumber2(){
    int number = -1;
    printf("请输入一个正数abc\n");
    scanf("%d", &number);
    if (number < 0) {
//        负数
        getNumber2();
    }else{
//        正数
       printf("number = %d\n", number);
    }
}

• 递归和循环区别

  • 能用循环实现的功能,用递归都可以实现
  • 递归常用于"回溯", "树的遍历","图的搜索"等问题
  • 但代码理解难度大，内存消耗大(易导致栈溢出), 所以考虑到代码理解难度和内存消耗问题, 在企业开发中一般能用循环都不会使用递归

• 递归练习

  • 有5个人坐在一起,问第5个人多少岁?他说比第4个人大两岁。问 第4个人岁数,他说比第3个人大两岁。问第3个人,又说比第2个 人大两岁。问第2个人,说比第1个人大两岁。最后问第1个人, 他说是10岁。请问第5个人多大?
  • 用递归法求N的阶乘
  • 设计一个函数用来计算B的n次方