C语言入门学习——函数的使用
函数的概述
C 程序是由函数组成的,我们写的代码都是由主函数 main()开始执行的。函数是 C 程序的基本模块,是用于完成特定任务的程序代码单元。
从函数定义的角度看,函数可分为系统函数和用户定义函数两种:
(1)系统函数,即库函数:这是由编译系统提供的,用户不必自己定义这些函数,可以直接使用它们,如我们常用的打印函数printf()。
(2)用户定义函数:用以解决用户的专门需要。
为什么要使用函数呢?
1)函数的使用可以省去重复代码的编写。
如果程序中需要多次使用某种特定的功能( 求两个数的最大值 ),直接写在main()里,代码的重复率很比较高,同时,代码给人的感觉会很冗余,如下:
#include <stdio.h>int main()
{// 操作1 ……// ……int a1 = 10, b1 = 20, c1 = 0;if(a1 > b1){c1 = a1;}else{c1 = b1;}// 操作2 ……// ……int a2 = 11, b2 = 21, c2 = 0;if(a2 > b2){c2 = a2;}else{c2 = b2;}// ……return 0;
}
使用函数后,降低代码的重复率,如下:
#include <stdio.h>// 求两数的最大值
int max(int a, int b)
{if(a > b){return a;}else{return b;}
}int main()
{// 操作1 ……// ……int a1 = 10, b1 = 20, c1 = 0;c1 = max(a1, b1); // 调用max()// 操作2 ……// ……int a2 = 11, b2 = 21, c2 = 0;c2 = max(a2, b2); // 调用max()// ……return 0;
}
2)函数可以让程序更加模块化,从而有利于程序的阅读,修改和完善。
假如我们编写一个实现以下功能的程序:读入一行数字;对数字进行排序;找到它们的平均值;打印出一个柱状图。
如果我们把这些操作直接写在main()里,这样可能会给用户感觉代码会有点凌乱。但,假如我们使用函数,这样可以让程序更加清晰、模块化。
#include <stdio.h>int main()
{float list[50];// 这里只是举例,函数还没有实现readlist(list,50);sort(list,50);average(list,50);bargraph(list,50);return 0;
}
这里我们可以这么理解,程序就像公司,公司是由部门组成的,这个部门就类似于C程序的函数。默认情况下,公司就是一个大部门( 只有一个部门的情况下 ),相当于C程序的main()函数。如果公司比较小( 程序比较小 ),因为任务少而简单,一个部门即可( main()函数 )胜任。但是,如果这个公司很大( 大型应用程序 ),任务多而杂,如果只是一个部门管理( 相当于没有部门,没有分工 ),我们可想而知,公司管理、运营起来会有多混乱,不是说这样不可以运营,只是这样不完美而已,如果根据公司要求分成一个个部门( 根据功能封装一个一个函数 ),招聘由行政部门负责,研发由技术部门负责等,这样就可以分工明确,结构清晰,方便管理,各部门之间还可以相互协调。
接下来我们一起学习函数:函数的定义,函数的调用,函数的声明。
函数的定义
函数定义的一般形式:
返回类型 函数名( 形式参数列表 )
{
数据定义部分;
执行语句部分;
}
例子如下图:
这里还有几点说明:
1)函数名:理论上是可以随意起名字,最好起的名字见名知意,应该让用户看到这个函数名字就知道这个函数的功能。注意,函数名的后面有个圆换号(),代表这个为函数,不是普通的变量名。
2)形参列表:在定义函数时指定的形参,在未出现函数调用时,它们并不占内存中的存储单元,因此称它们是形式参数或虚拟参数,简称形参,表示它们并不是实际存在的数据,所以,形参里的变量不能赋值。
int max(int a = 10, int b = 20) // error, 形参不能赋值
{}
在定义函数时指定的形参,必须是,类型+变量的形式:
///1: right, 类型+变量
int max(int a, int b)
{}///2: error, 只有类型,没有变量
int max(int, int)
{}///3: error, 只有变量,没有类型
int a, int b;
int max(a, b)
{}
在定义函数时指定的形参,可有可无,根据函数的需要来设计,如果没有形参,圆括号内容为空,或写一个void关键字:
// 没形参, 圆括号内容为空
int max()
{}// 没形参, 圆括号内容为void关键字
int max(void)
{}
3)函数体:花括号{ }里的内容即为函数体的内容,这里为函数功能实现的过程,这和以前的写代码没太大区别,以前我们把代码写在main()函数里,现在只是把这些写到别的函数里。
4)返回类型:函数的值是指函数被调用之后,执行函数体中的程序段所取得的并返回给主调函数的值。函数的返回值是通过函数中的return语句获得的,return后面的值也可以是一个表达式。
a)尽量保证return语句中表达式的值和函数返回类型是同一类型。
int max() // 函数的返回值为int类型
{int a = 10;return a;// 返回值a为int类型,函数返回类型也是int,匹配
}
b)如果函数返回的类型和return语句中表达式的值不一致,则以函数返回类型为准,即函数返回类型决定返回值的类型。对数值型数据,可以自动进行类型转换。
int max() // 函数的返回值为int类型
{double a = 10.1f;return a;// 返回值a为double类型,它会转为int类型(a = 10)再返回
}
如果函数返回的类型和return语句中表达式的值不一致,而它又无法自动进行类型转换,程序则会报错。
c)return语句的另一个作用为中断return所在的执行函数,类似于break中断循环,switch语句一样。
int max()
{return 1;// 执行到,函数已经被中断,所以下面的return 2无法被执行到return 2;// 没有执行
}
d)如果函数带返回值,return后面必须跟着一个值,如果函数没有返回值,函数名字的前面必须写一个void关键字,这时候,我们写代码时也可以通过return中断函数(也可以不用),只是这时,return后面不带内容( 分号“;”除外)。
void max()// 必须要有void关键字
{return; // 中断函数,这个可有可无
}
函数的调用
定义函数后,我们需要调用此函数才能执行到这个函数里的代码段。这和main()函数不一样,main()为编译器设定好自动调用的主函数,无需人为调用,我们都是在main()函数里调用别的函数,一个 C 程序里有且只有一个main()函数。
我们有这么一个简单程序:
#include <stdio.h>int main()
{printf("this is for test\n");return 0;
}
接着,我们将这个打印的操作封装在自定义函数里,这个函数即没返回值,也没形参:
#include <stdio.h>void print_test()
{printf("this is for test\n");
}int main()
{print_test(); // print_test函数的调用return 0;
}
这个程序运行的效果,和上面的是等价的。
程序的执行流程:
1)进入main()函数
2)调用print_test()函数:
a) 它会在main()函数的前寻找有没有一个名字叫“print_test”的函数定义;
b) 如果找到,接着检查函数的参数,这里调用函数时没有传参,函数定义也没有形参,参数类型匹配;
c) 开始执行print_test()函数,这时候,main()函数里面的执行会阻塞( 停 )在print_test()这一行代码,等待print_test()函数的执行。
3)print_test()函数执行完( 这里打印一句话 ),main()才会继续往下执行,执行到return 0, 程序执行完毕。
C语言中,函数调用的一般形式为:
函数名(实际参数表)
1)实际参数表,常称“实参”, 这里要区别好形参和实参,函数定义时圆括号里的是形参,函数调用时圆括号里的是实参。
a)如果是调用无参函数,则不能加上“实参”,但括号不能省略。
// 函数的定义
void test()
{}int main()
{// 函数的调用test(); // right, 圆括号()不能省略test(250); // error, 函数定义时没有参数return 0;
}
b)如果实参表列包含多个实参,则各参数间用逗号隔开。
// 函数的定义
void test(int a, int b)
{}int main()
{int p = 10, q = 20;test(p, q); // 函数的调用return 0;
}
c)实参与形参的个数应相等,类型应匹配(相同或赋值兼容)。实参与形参按顺序对应,一对一地传递数据。
![](/assets/blank.gif)
d)实参可以是常量、变量或表达式,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。所以,这里的变量是在圆括号( )外面定义好、赋好值的变量。
// 函数的定义
void test(int a, int b)
{}int main()
{// 函数的调用int p = 10, q = 20;test(p, q); // righttest(11, 30-10); // righttest(int a, int b); // error, 不应该在圆括号里定义变量return 0;
}
2)函数的返回值
a)如果函数定义没有返回值,函数调用时不能写void关键字,调用函数时也不能接收函数的返回值。
// 函数的定义
void test()
{}int main()
{// 函数的调用test(); // rightvoid test(); // error, 函数调用时不能写void关键字int a = test(); // error, 函数定义根本就没有返回值return 0;
}
b)如果函数定义有返回值,这个返回值我们根据用户需要可用可不用,但是,假如我们需要使用这个函数返回值,我们需要定义一个匹配类型的变量来接收。
// 函数的定义, 返回值为int类型
int test()
{}int main()
{// 函数的调用int a = test(); // right, a为int类型int b;b = test(); // right, 和上面等级char *p = test(); // error, p为char *, 函数返回值为int, 类型不匹配int = test(); // error, 必须定义一个匹配类型的变量来接收返回值,// int只是类型,没有定义变量int test();// error, 必须定义一个匹配类型的变量来接收返回值,// int只是类型,没有定义变量return 0;
}
下面,我们写一个完整例子:
#include <stdio.h>
/****************************
功能:求两个数的最大值
参数:x, y: 需要比较的两个整数
返回值:两个数的最大值
******************************/
int max(int x, int y)
{return x>y ? x : y;
}int main()
{int a = 10, b = 25, num_max = 0;num_max = max(a, b); // 函数的调用printf("num_max = %d\n", num_max);return 0;
}
当调用max(a, b)时,实参变量(a, b)对形参变量(x, y)的进行数据传递( “值传递” )。只有在发生函数调用时,函数max中的形参这时候才会被分配内存单元,以便接收从实参传来的数据。在调用结束后,形参所占的内存单元也被释放。同时,把函数的返回值赋给main()里的num_max变量。
关于形参和实参的几点说明:
1)形参出现在函数定义中,在整个函数体内都可以使用,离开该函数则不能使用。
2)实参出现在主调函数中,进入被调函数后,实参变量也不能使用。
3)实参变量对形参变量的数据传递是“值传递”,即单向传递,只由实参传给形参,而不能由形参传回来给实参。
4)在调用函数时,编译系统临时给形参分配存储单元。调用结束后,形参单元被释放。
5)实参单元与形参单元是不同的单元。调用结束后,形参单元被释放,函数调用结束返回主调函数后则不能再使用该形参变量。实参单元仍保留并维持原值。因此,在执行一个被调用函数时,形参的值如果发生改变,并不会改变主调函数中实参的值。
函数的声明
在一个函数中调用另一个函数(即被调用函数)需要具备哪些条件呢?
1)首先被调用的函数必须是已经存在的函数。
#include <stdio.h>int main()
{int a = 10, b = 25, num_max = 0;num_max = max(a, b); // 函数的调用,这个函数不存在printf("num_max = %d\n", num_max);return 0;
}
编译程序会报错:
2)如果使用库函数,包含所需要头文件即可用。
#include <stdio.h>
#include <string.h> // strlen()所需头文件int main()
{char *p = "hello, I am mike!"int len = strlen(p); // 测字符串的长度printf("len = %d\n", len);return 0;
}
3)如果使用用户自己定义的函数,而该函数与调用它的函数(即主调函数)在文件中,且函数定义的位置在主调函数之后,则必须在调用此函数之前对被调用的函数作声明。
所谓函数声明,就是在函数尚在未定义的情况下,事先将该函数的有关信息通知编译系统,相当于告诉编译器,函数在后面定义,以便使编译能正常进行。
函数声明其一般形式为( 后面的分号不能省略 ):
类型说明符 被调函数名(类型 形参,类型 形参 …);
或为:
类型说明符 被调函数名(类型,类型 …);
括号内给出了形参的类型和形参名,或只给出形参类型。这便于编译系统进行检错,以
防止可能出现的错误。
如:
int max(int a,int b);
或写为:
int max(int,int);
完整例子如下:
#include <stdio.h>int max(int x, int y); // 函数的声明,分号不能省略
// int max(int, int); // 另一种方式int main()
{int a = 10, b = 25, num_max = 0;num_max = max(a, b); // 函数的调用printf("num_max = %d\n", num_max);return 0;
}// 函数的定义
int max(int x, int y)
{return x>y ? x : y;
}
函数定义和定义的区别:
1)定义是指对函数功能的确立,包括指定函数名、函数类型、形参及其类型、函数体等,它是一个完整的、独立的函数单位。
2)声明的作用则是把函数的名字、函数类型以及形参的个数、类型和顺序(注意,不包括函数体)通知编译系统,以便在对包含函数调用的语句进行编译时,据此对其进行对照检查(例如函数名是否正确,实参与形参的类型和个数是否一致)。
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