C語言函數

一、函數的概念

1、函數的概念

每個C程序都至少有一個函數，即main主函數 ，如果程序的任務比較簡單，全部的代碼都寫在main函數中，但是，在實際開發中，程序的任務往往比較複雜，如果全部的代碼都寫在main函數中，main函數體將非常龐大臃腫，代碼重複。

我們可以把程序的任務分工到不同的子函數中，main更關心業務邏輯和處理流程，需要執行某任務的時候，調用子函數就可以了。

2、函數的分類

爲了方使理解，我們把函數分爲庫函數和自定義函數（子函數）。

庫函數是C語言提供的，實現了某些基本的功能，例如scanf、printf，在程序中可以直接使用。

自定義函數是程序員爲了完成某項任務而編寫的函數，目的是爲了實現某項的功能或讓主程序更簡潔。自定義函數在使用之前，必須先聲明和定義。

二、自定義函數的聲明

自定義函數的聲明包括了返回值、函數名和參數列表。有些程序員把函數聲明說成是函數原型，只是用詞不同，意思是一樣的。

C語言中的聲明函數的語法如下：

 return_type function_name( parameter list );

1）返回值的數據類型return_type：函數執行完任務後的返回值，可以是int、char、double或其它自定義的數據類型。如果函數只執行任務而不返回值，return_type用關鍵字 void表示，如下：

  void function_name( parameter list );

2）函數名function_name：函數名是標識符，命名規則與變量相同。

3）參數列表parameter list：當函數被調用時，調用者需要向函數傳遞參數。參數列表包括參數的數據類型和書寫順序。參數列表是可選的，也就是說，函數可以沒有參數，如下：

return_type function_name();

函數聲明示例：

  // 判斷超女身材函數的聲明
  // 函數名：checksc
  // 參數：height，身高，單位cm。
  // 返回值：0-不合格；1-嬌小；2-標準；3-高挑
  int checksc(int height);

聲明瞭一個函數，返回值是int類型，函數名是checksc，函數只有一個參數int height，注意，函數的聲明語句最後的分號不能少。

如果把自定義函數比喻成工具，函數的聲明就是這個工具的設計圖紙。

三、自定義函數的定義

自定義函數是工具，如果想讓這個工具能被使用，光有設計圖紙還不行，還要把工具製造出來，函數的定義就是這個工具的實際主體，是爲了實現函數的功能而編寫的代碼。

C語言中的函數定義的語法如下：

  return_type function_name( parameter list )       // 注意，不要在函數定義的最後加分號。
  {
    // 實現函數功能的代碼
  }

函數定義的return_type、function_name和parameter list必須與函數聲明一致。

函數主體包含爲了完成任務需要執行語句的集合，放在花括號內。

示例

  // 判斷超女身材函數的定義
  int checksc(int height)
  {
    if ( (height>=160) && (height<165) ) return 1;  // 嬌小
    if ( (height>=165) && (height<175) ) return 2;  // 標準
    if ( (height>=175) && (height<180) ) return 3;  // 高挑

    return 0;   // 不合格
  }

四、自定義函數代碼的組織

1、非通用能功的函數

如果自定義函數只在調用者程序中使用，可以在調用者程序中聲明和定義，聲明一般爲調用者程序的上部，定義一般在調用者程序的下部，這並不是C語言的規定，而是爲了讓程序更方便閱讀，程序員約定的寫法。

示例（book45.c）

/*
 *  程序名：book45.c，此程序演示自定義函數在主程序中聲明和定義
 *  作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h> 
#include <string.h> 

// 判斷超女身材函數的聲明
// 函數名：checksc
// 參數：height，身高，單位cm。
// 返回值：0-不合格；1-嬌小；2-標準；3-高挑
int checksc(int height);

int main() 
{ 
  int ii,jj;

  printf("請輸入超女的身高（單位：釐米）：");
  scanf("%d",&ii);

  jj=checksc(ii);   // 調用checksc函數判斷身材

  if (jj==0) printf("不合格。\n");
  if (jj==1) printf("嬌小。\n");
  if (jj==2) printf("標準。\n");
  if (jj==3) printf("高挑。\n");
}

// 判斷超女身材函數的定義
int checksc(int height)
{
  if ( (height>=160) && (height<165) ) return 1;  // 嬌小
  if ( (height>=165) && (height<175) ) return 2;  // 標準
  if ( (height>=175) && (height<180) ) return 3;  // 高挑

  return 0;   // 不合格
}

在book45.c中，判斷超女身材的函數（checksc）不是公共的功能，只在選秀程序使用，所以它的聲明和定義都寫在book45.c中。

2、通用能功的函數

如果自定義函數是一個通用的功能模塊，可以在公共的頭文件中聲明，在公共的程序文件中定義。

如果某程序需要調用公共的函數，在調用者程序中用#include指令包含公共的頭文件，編譯的時候把調用者程序和公共的程序文件一起編譯。

在以下的示例中，函數min和max是公共的函數，在_public.h頭文件中聲明，在_public.c程序文件中定義，在book46.c程序中被調用。

1）公共的頭文件（_public.h）

/*
 * 程序名：_public.h，公共功能函數聲明的頭文件
 * 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 聲明min函數，用於比較兩個整數的大小，取小者
int min(const int ii1,const int ii2);

// 聲明max函數，用於比較兩個整數的大小，取大者
int max(const int ii1,const int ii2);

2）公共的程序文件（_public.c）

/*
 * 程序名：_public.c，公共功能函數聲明的程序文件
 * 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_public.h"  // 包含自定義函數聲明的頭文件

// 用於比較兩個整數的大小，函數返回較小者
int min(const int ii1,const int ii2)   // min函數定義
{
  if (ii1<ii2) return ii1;

  return ii2;
}

// 用於比較兩個整數的大小，函數返回較大者
int max(const int ii1,const int ii2)   // max函數定義
{
  if (ii1>ii2) return ii1;

  return ii2;
}

3）調用者程序文件（book46.c）

/*
  * 程序名：book46.c，此程序演示了在主程序的外部文件中聲明和定義函數
 * 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_public.h"  // 把_public.h頭文件包含進來

int main()
{
  int xx,yy,imin,imax;

  xx=50; yy=80;

  imin=min(xx,yy);
  imax=max(xx,yy);

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

4）編譯運行

3、注意事項

1）在book46.c的第5行#include "_public.h"，這裏包含頭文件是用雙引號，不是尖括號<>，這兩者的差別如下：

#include <> 用於包含系統提供的頭文件，編譯的時候，gcc在系統的頭文件目錄中尋找頭文件。

#include "" 用於包含程序員自定義的頭文件，編譯的時候，gcc先在當前目錄中尋找頭文件，如果找不到，再到系統的頭文件目錄中尋找。

2）編譯程序的時候，要把調用者程序和公共程序文件一起編譯，否則編譯器會報錯。

3）C語言對公共函數的頭文件（_public.h）和程序文件（_public.c）的命名沒有規定，由程序員自己命名，爲了增加程序的可讀性，儘可能採用一些有意義的文件名。

五、庫函數

C語言提供了很多標準函數（C standard library），簡稱庫函數，調用這些函數可以完成一些基本的功能，例如printf、scanf、memset、strcpy等。C語言的庫函數有幾百個，常用的不超過30%,在以後的章節中我將詳細介紹常用庫函數的應用場景和使用方法。

C語言標準庫函數的聲明的頭文件存放在/usr/include目錄中，如下：

<asset.h>     <ctype.h>       <errno.h>     <float.h>    <limits.h>
<locale.h>    <math.h>     <setjmp.h>   <signal.h>     <stdarg.h>
<stddef.h>   <stdlib.h>   <stdio.h>      <string.h>      <time.h>

C語言庫函數的定義的文件是/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.4.4/libgcc.a（不同編譯器的版本目錄名有所不同），這是一個打包好的庫文件，把程序文件打包成庫文件的方法以後再詳細介紹。

我們用gcc編譯程序的時候並沒有把libgcc.a包含進來，那是因爲gcc編譯器缺省會包含它，但是，程序員自定義函數的程序文件就沒有這種待遇，需要手工的包含進來與程序一起編譯。

六、需要包含哪些頭文件

我們在使用庫函數的時候，如果不包含它的頭文件，編譯時會出現警告或錯誤，如下：

那麼，在我們編寫的程序中，應該包含哪些頭文件呢？有兩種方法，一是上百度上查資料，二是使用Linux系統提供的幫助，以strcpy函數爲例，在命令行下輸入man strcpy回車，如下：

man顯示了函數的聲明的頭文件（第5行），函數的參數、使用方法和返回值。

注意了，如果程序中調用了庫函數但沒有包含它頭文件，編譯的時候不一定是警告，也可能是報錯，函數無法識別等，這個要看編譯器，不同C語言的編譯器的處理方式不一樣。

七、調用函數的方法

庫函數是系統提供的工具，自定義函數是程序員自己補充的工具，對使用者來說都一樣，沒有區別。

在C語言中，函數的調用非常靈活，可以獨佔一行語句，也可以當成常量賦值給變量，也可以當成函數的參數。

如果函數的返回值是void，表示該函數的調用一定會成功，一般用單行書寫，獨佔一條語句。

如果函數的返回值不是void，可以不關心它的返回值，也可以當成常量用於任何表達式中。

示例（book47.c）

/*
 * 程序名：book47.c，此程序演示了函數的靈活調用。
 * 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include "_public.h"  // 把_public.h頭文件包含進來

int main()
{
  int i=max(30,45);

  max(30,20);   // 沒有接收返回值，max的活白乾了。

  55;      // 這是什麼鬼？

  i=max(min(45,38),50);

  i=min(max(min(45,38),50),25);

  printf("30和50相比，更大的值是%d。\n",max(30,50));
}

大家可能對這個代碼不理解，一句話：如果函數的返回值是整數，就可以把函數當成整數來用，如果返回值是小數，就可以把函數當成小數來用，……。

八、函數調用的過程

在程序中調用子函數時，程序的流程進入子函數的代碼中，當子函數返回時（或到達函數的結束括號時），程序的流程回到調用者程序。

示例（book48.c）

/* 
 *  程序名：book48.c，此程序演示了函數的調用的過程
 *  作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h> 
#include <string.h> 

// 聲明func函數，無返回值無參數
void func();   

int main() 
{ 
  printf("即將調用func函數。\n");

  func();

  printf("調用func函數已完成。\n");

  return 0;
}

void func()
{
  int ii=0;

  for (ii=0;ii<5;ii++)
  {
    sleep(1);    // sleep是C語言的庫函數，睡眠
    printf("已經過去了%d秒。\n",ii+1);
  }
}

運行效果

九、函數參數的傳遞

函數的參數可以理解爲函數內部的變量，參數傳遞就是調用者程序把變量（或常量）的值複製一份給函數的參數，簡單說來就是複製的過程。一旦完成數據的複製，調用者程序的變量和函數的參數就再也沒有瓜葛了，所以，在函數調用的過程中，函數內部變量的值發生改變並不會影響調用者程序的變量的值。

我們在調用函數的時候，不關心函數參數的名稱，函數參數的名稱是函數自己的事情，是函數的內部變量，只在函數內部使用，與調用者無關。

示例（book49.c）

/*
 * 程序名：book49.c，此程序演示了函數參數的傳遞
 * 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h> 

void funcld(int b);   // 聲明函數funcld，無返回值

int main() 
{ 
  int a=10;

  printf("調用funcld前a的值是%d.\n",a);
  funcld(a);
  printf("調用funcld後a的值是%d.\n",a);
}

void funcld(int b)
{
  printf("賦值前b的值是%d.\n",b);
  b=20;
  printf("賦值後b的值是%d.\n",b);
}

運行效果

關於函數的參數，在很多教程中有很多說法，如“形參”、“實參”、“值傳遞”、“地址傳遞”等，這些說法把簡單的概念複雜化了，大家不必理會。

十、const約束

const 是 constant 的縮寫，意思是“恆定不變的”，它是定義只讀變量的關鍵字。用 const 定義只讀變量的方法很簡單，就在定義變量時前面加 const 即可，如：

const  double  pi = 3.1415926;

用 const 定義的變量的值是不允許改變的，不允許給它重新賦值，即使是賦相同的值也不可以。所以說它定義的是隻讀變量。這也就意味着必須在定義的時候就給它賦初值，如果程序中試圖改變它的值，編譯的時候就會報錯。

在變量前加const約束，主要用於定義函數的參數，表示該參數在函數中是隻讀取，不允許改變，如果函數中試圖改變它的值，編譯的時候就會報錯。

例如：

編譯如下：

爲什麼要在函數的參數前加const？有兩個目的：1）防止程序員犯錯，如果程序員犯了錯誤，編譯器就能發現；2）增加了源代碼的可讀性。在實際開發中，函數的參數不加const不會有任何問題，但是，程序員一般都會爲只讀變量加上const約束，這是一個好的習慣。

十一、應用經驗

1、如何尋找函數

在我的課程中，會介紹常用庫函數的使用方法，但也有漏掉的。查資料能力是程序員的基本技能，它可以提升您解決問題的能力。

例如要查找C語言複製字符串功能的函數，在百度上輸入“C語言複製字符串”搜索就可以了，您想查什麼就輸入什麼。

然後，打開多幾個網頁看看，基本上能找到答案。

注意一個問題，網上的內容太多太雜亂，大部分文章是初學者發的博客，重點關注百度百科的文章。

2、測試函數的功能

以strcpy函數爲例，函數的聲明如下。

char *strcpy(char *dest, const char *src);

函數功能：字符串複製。

函數名：strcpy。

dest參數：目標字符串。

src參數：待複製的內容，有const約束。

返回值：返回dest，這是提高函數可用性的常用的處理方法。

用代碼測試一下：

  char strname[50];
  strcpy(strname,"西施");
  printf("=%s=\n",strname);
  printf("=%s=\n",strcpy(strname,"西施"));

然後，看看輸出的結果是不是“=西施=”，用=號夾住輸出的內容是爲了看清楚有沒有其它的字符。

十二、課後作業

1）編寫示例程序，自定義一個根據超女的胸圍判斷身材的函數，判斷標準由您定，類似book45.c。

2）C語言的庫函數肯定是不夠用的，程序員必須要有自己的函數庫，從本章節就開始準備，創建您自己的函數庫的頭文件和程序文件，頭文件和程序文件的命名由您定，先放兩個函數進去，聲明如下，然後寫示例程序調用它們。

// 聲明max函數，取兩個數值的較大者
int max(int ii1,int ii2);

// 聲明min函數，取兩個數值的較小者
int min(int ii1,int ii2);

這兩個自定義函數的功能雖然簡單，但是，千里之行，始於足下，慢慢積累。

3）本章節的內容非常重要，建議大家看多幾遍視頻，用程序測試每個知識點，充分的理解它。

十三、版權聲明

C語言技術網原創文章，轉載請說明文章的來源、作者和原文的鏈接。
來源：C語言技術網（www.freecplus.net）
作者：碼農有道

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