C程序设计基础（5）：函数基础详解（函数定义、调用、原型、参数）

上一节中，我们学习了有关数组和字符串的常用方法。数组和字符串的加持大大降低了我们命名和使用变量的复杂程度，节约了代码量，但这还不够。程序编写过程中，我们往往会遇到一段相似的代码在多个不同的位置出现的情况，虽然依靠复制粘贴和小修改可以缩短编程时间，但还有很大一部分情况中，使用这段代码的次数不定，如果单靠使用循环，将对思考产生非常大的麻烦，这就需要模块化的编程思想。使用函数，将一段代码包装成一个块，使用它时只需要提供对应的参数，就可以方便地调用它并获取它的返回值。下面，就让我们一起来了解一下C语言中函数的详细使用方法。

函数简介

函数，是一组执行一个功能的语句，被包装在一个函数名称中。只需要一个函数名称（必要时加上传递的参数，在函数中，参数可用类似操作变量的方法进行操作），就能调用这个函数。函数隔离于调用它的函数运行，即，函数内部语句执行不影响外部变量（除了按址传递的参数，后面会说到）。一般情况下，除了void类型。函数都有一个返回值，这时的函数相当于一个值（不可修改），函数执行并返回后的值将取代原来函数的位置，并能够加入运算表达式。（实际上，我们一直在使用的main就是一个整型函数，这个函数在程序开始运行时被调用，它的返回值就是整个程序的返回值）。下面，将给出一个输出a+b的例子，具体原理将在下面给出。

#include <stdio.h>int add(int a, int b)
{return (a + b);
}int main()
{int a = 1, b = 2;printf("a + b = %d\n", add(a, b));return (0);
}

样例中，函数add实现了返回两个参数和的功能，这个返回值被作为函数printf的参数1，被输出到控制台上

函数调用时，被调用的函数称为被调函数，调用它的函数称为主调函数。

函数定义

对函数进行定义是函数的核心内容。它制定了函数的功能以及具体实现方法。函数只有经过定义，才能被其他语句调用。

语法

语法格式中，除了名称类进行了替换，其他标识符，符号等没有改变，使用时应注意语法细节

Function_Type Function_Name(Param1_Type Param1_Name, Param2_Type Param2_Name)
{do-something;return (Return_value);
}

释义

Function_Type: 函数返回值类型，同变量类型，如果没有返回值，则使用void（无类型）
Function_Name: 函数名，为函数指定一个名称，在调用函数时会用到。
Param_Type: 参数类型，同变量类型
Param_Name: 参数名称，同变量名称，这个名称将在函数内部作为变量名称被使用
Return_value: 函数的返回值，注意，请返回一个与函数类型相匹配的值，以免对值进行强制类型转换而造成不必要的错误

注意

以上语法样例仅提供了两个参数的情况，如果需要多个参数，请在两个参数中间用逗号分隔。如果不需要参数，可在括号中（不能省略括号）填void，或是不填
不同于C++和其他高级语言，C语言不支持函数重载，这意味着，每个函数拥有唯一的一个名称

示例

下面一个示例展示了最大值函数，函数将返回两个参数中的较大值

int max(int a, int b)
{if (a > b) return a;return b;
}

函数调用

函数调用时，需要指定被调函数名称，并在后面加上函数所要求的参数，即使没有参数，也必须加上括号。如函数有一个返回值，这个值将取代函数的位置，单作为一个语句使用也可。

示例：

int max(int, int);
//此处是函数原型声明，定义在上面已经给出，这里不再重复
//有关函数声明内容，将在下文说到int main()
{printf("%d", max(a, b));return 0;
}

递归调用

在编程中，函数自身调用自身的现象叫做递归调用。下面会讲到，除了按地址传递的参数，两个函数之间不会有任何影响，即使参数和函数内局部变量重名，程序仍然能够进行区分，函数仅能调用当前过程中的局部变量，而不能访问其调用的或是调用它的函数中的局部变量，后者的传递方式一般用全局变量或函数返回值实现。下面求两数最大公约数的辗转相除法程序就是递归调用的很好示例，

int gcd(int a, int b);int main()
{int a, b;scanf("%d %d", &a, &b);printf("%d\n", gcd(a,b));return 0;
}int gcd(int a, int b)
{if (!b) return (a);return (gcd(b, a % b));
}

有关数学知识请自行查阅相关资料，通过几次手推过程和调试，相信你能对递归调用有一个很深刻的了解。

函数原型

功能

在上面的示例中，函数定义在函数调用之前出现，而为了突出维持程序主体结构，我们往往将main函数作为第一个函数，而将其他函数放在其后。C++编译器从上到下进行编译，当遇到一个函数调用，但之前没有遇到这个函数的定义时，编译器会报错，这就需要在函数调用之前加上函数原型的声明。声明告诉编译器，存在一个这样的函数，并确定其参数个数与类型，其定义将在文件后面或其他文件中给出。C编译器不会对一调用而未声明和定义的函数报警，而是默认其已定义，未定义的函数将在链接器阶段报错。

另外，函数原型可以指定函数的参数个数和名称，它将指定参数传递时的类型，如果没有声明原型，参数将升级(promote)传递，而这可能对参数的值产生影响，如果函数原型指定了参数类型，则将不会出现自动转换。（参数默认升级不在这里展开，仅作了解）

语法

函数原型声明与函数定义的第一行类似，只是在函数参数括号后直接用;结束，并且，可以不需要给出函数参数的名称，而仅给出参数的个数和类型

int max(int, int);int main()
{do-something;return 0;
}//function definition is here
int max(int a, int b)
{if (a > b) return a;return b;
}

函数的参数

作用

在定义函数时，为了方便，我们往往使函数具有完成一类相近任务的功能，而在调用函数时，有了具体环境，我们也需要指定函数完成的具体任务。这些具体需求的指定就依靠参数的传递。它完成了向函数提供更具体需求的功能。

原理

函数声明时就定义了函数的个数和类型。在函数内部，函数的参数就像是对应类型的变量，对参数的所有操作语法与变量完全相同。在调用函数时，主调函数提供被调函数声明所要求的全部参数，这些参数将被推入一个栈中，然后，使用call命令，系统控制权转交给被调函数，函数将声明对应参数的变量，并将参数栈中的值给它们。
函数参数按照传递方式区分主要分为两种：按值传递和按址传递参数，又被称为传值调用和引用调用。顾名思义，前者传递的仅仅是一个值，参数在函数内部作为一个复制的变量使用，函数内部对参数的改变对主调函数没有任何影响；后者传递了一个地址，即将那个地址对应的值引用传给被调函数，实际上传递了对应变量地址的一个指针，这两个指针所指向的内存空间是同一个，所以，函数内部对参数有任何变化，到函数外部时，变化仍然有效，参数对应的值被永久改变了。
(在当前阶段，我们一般不会使用指针进行编程，也就不会使用按址传递的参数，故第二段仅作了解即可，有兴趣的读者可以深入研究)

语法

下面仅作按值传递参数的语法介绍，按址传参将在指针节中讲解。

仍用上面的示例，

int max(int, int);int main()
{int a, b;do-something;int max_ab = max(a, b);return 0;
}//function definition is here
int max(int a, int b)
{if (a > b) return a;return b;
}

主函数调用函数max时，a和b参数被传入max，并在函数执行过程中被使用，即使修改了，也不会对main函数中的a和b变量产生影响。

函数的变量

全局变量

定义在不包含任何一个函数（包括main函数）中的变量被称为全局变量。这个程序中的所有函数都可以调用并修改它。其优势是方便，减少了指针参数的数量，劣势则是污染了命名空间，造成名称资源浪费。

局部变量

在C中，所有定义在函数中（包括main函数）的变量都被称为局部变量。顾名思义，这个变量的作用范围仅限函数内部，即使在外部遇到了相同名称的变量也不影响。其优点是灵活、节约名称空间，而缺点是不能跨函数调用，需要用到按址传递参数。

下面的示例给出了全局变量和局部变量的区别，

#include <stdio.h>
#include <string.h>int a;void init(void);int main()
{int a = 0;init();printf("A private is: %d\n", a);return 0;
}void init(void)
{a = 10;printf("A global is: %d\n", a);
}

冲突

当函数中定义了一个与全局变量名称相同的变量，那么将优先使用局部变量，而不是全局变量。