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文章專欄-C語言
引言
最近偷懶了，迷上了三國和李賀。給大家分享一下最喜歡的一句詩：吾不識青天高黃地厚，唯見月寒日暖來煎人壽。我還不是很理解27歲的李賀，如何寫出如此絕筆。
正文開始，今天我們來探討一下關于C語言中的函數部分
一、函數的概念：代碼的 “模塊化” 基石
1.1 函數的定義與意義
- 定義：函數是一段可重復使用的代碼塊，具有輸入（參數）、處理邏輯（函數體）**和**輸出（返回值）。
- 意義：
- 復用性：避免重復編寫相同邏輯（如多次計算最大值，只需調用
max函數）。 - 可讀性：通過函數名（如
sortArray）直觀理解功能，降低代碼復雜度。 - 可維護性：修改函數內部邏輯時，只需更新一處，不影響其他調用處。
- 復用性：避免重復編寫相同邏輯（如多次計算最大值，只需調用
1.2 函數的基本結構
返回類型 函數名(參數列表) {// 函數體：實現具體功能return 返回值; // 非void類型必須返回對應類型的值
}
-
示例：計算兩數之和
int add(int a, int b) { // 返回int，參數a、b為intreturn a + b; // 返回和 }
二、庫函數：“開箱即用” 的工具集
關于庫函數和其他語言中封裝的函數在上篇文章中已經講到了，詳情請看[從庫函數到API接口，深挖不同語言背后的“封裝”與“調用”思想-CSDN博客]()
2.1 庫函數的分類與頭文件
-
標準庫：C 語言內置的函數集合，分為：
- 輸入輸出（
stdio.h）：printf（輸出）、scanf（輸入）。 - 字符串處理（
string.h）：strlen（字符串長度）、strcpy（字符串復制）。 - 數學運算（
math.h）：sqrt（開平方）、pow（冪運算）。 - 內存管理（
stdlib.h）：malloc（動態內存分配）、free（釋放內存）。
- 輸入輸出（
-
頭文件：包含庫函數的聲明
（告訴編譯器函數的存在、參數和返回值）。使用庫函數前必須包含對應頭文件，例如：
#include <stdio.h> // 包含printf的聲明 int main() {printf("Hello, World!"); // 調用庫函數return 0; }
2.2 庫函數的使用步驟（以 fgets 為例）
-
查閱文檔：
fgets從文件中讀取字符串，原型為char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);。 -
包含頭文件：
#include <stdio.h>（fgets聲明在此頭文件中）。 -
調用函數
#include <stdio.h> int main() {char str[100];fgets(str, 100, stdin); // 從標準輸入（鍵盤）讀取最多99個字符（含'\0'）printf("輸入內容：%s", str);return 0; } -
注意事項：
size參數需小于數組長度（避免緩沖區溢出）。- 返回值為
NULL表示讀取失敗（如文件結束）。
三、自定義函數：“按需定制” 的代碼塊
3.1 函數定義的詳細語法
- 返回類型：
void：無返回值（如僅打印信息的函數）。- 基本類型（
int、float等）：返回對應類型的值。
- 參數列表：
- 無參數：
void func()或func()（C99 后允許省略void）。 - 有參數：
int add(int a, int b)（a、b為形參，接收實參的值）。
- 無參數：
- 函數體：包含實現邏輯的代碼，可使用
return提前結束函數（void函數用return;）。
3.2 示例：實現 “判斷素數” 函數
#include <stdio.h>
#include <math.h>// 自定義函數：判斷n是否為素數（返回1是，0否）
int isPrime(int n) {if (n <= 1) return 0; // 1及以下不是素數for (int i=2; i<=sqrt(n); i++) { // 優化：只需檢查到平方根if (n % i == 0) return 0; // 能整除，不是素數}return 1; // 是素數
}int main() {int num;printf("輸入一個整數：");scanf("%d", &num);if (isPrime(num)) {printf("%d是素數\n", num);} else {printf("%d不是素數\n", num);}return 0;
}
- 解釋：
- 形參
n接收實參（用戶輸入的num）。 - 通過循環判斷是否有因數，提前返回結果（提高效率）。
- 形參
四、形參和實參：“值的傳遞與拷貝”
4.1 實參（實際參數）
- 定義：調用函數時傳遞的具體值或變量（如
isPrime(num)中的num）。 - 特點：
- 可以是常量（
isPrime(7)）、變量（isPrime(num)）、表達式（isPrime(2+3)）。 - 傳遞方式：值傳遞（形參是實參的拷貝，修改形參不影響實參，除非傳遞地址）。
- 可以是常量（
4.2 形參（形式參數）
- 定義：函數定義時占位的參數（如
isPrime(int n)中的n）。 - 特點：
- 函數調用時分配內存，調用結束后釋放（形參是臨時變量）。
- 值傳遞本質：形參是實參的副本（如
n是num的拷貝，修改n不影響num）。
4.3 地址傳遞（突破值傳遞限制）
// 交換兩數（通過地址傳遞，修改實參）
void swap(int *a, int *b) {int temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}int main() {int x=10, y=20;swap(&x, &y); // 實參是x、y的地址（傳遞指針）printf("x=%d, y=%d\n", x, y); // 輸出x=20, y=10（實參被修改）return 0;
}
- 解釋：
- 形參
*a、*b接收實參的地址（&x、&y），通過解引用（*a）直接修改原變量的值。 - 這是 值傳遞的特殊情況（傳遞地址，實現 “引用傳遞” 效果）。
- 形參
五、return 語句：“函數的出口與結果”
5.1 return 的兩種用法
- 返回值：給調用者一個結果（如
return a + b;返回和）。 - 結束函數：提前退出函數（如
void函數中的return;，跳過后續代碼）。
5.2 規則與示例
-
void 函數
void printMessage() {printf("Hello!\n");return; // 可省略（函數體結束自動返回） } -
非 void 函數
int max(int a, int b) {if (a > b) return a; // 返回a，結束函數return b; // 必有一個執行（確保返回值） } -
錯誤處理
int divide(int a, int b) {if (b == 0) {printf("除數不能為0！\n");return -1; // 錯誤碼（調用者根據返回值判斷是否出錯）}return a / b; }
六、數組作為函數參數：“傳遞指針與內存”
6.1 數組傳參的本質
-
數組名作為參數時，傳遞的是首元素的地址（即指針），函數內對數組的修改會影響原數組（因為操作同一塊內存）。
-
語法
void printArray(int arr[], int size) { // 等價于int *arrfor (int i=0; i<size; i++) {printf("%d ", arr[i]); // 等價于*(arr+i)} }
6.2 示例：數組排序（冒泡排序）
#include <stdio.h>void bubbleSort(int arr[], int size) {for (int i=0; i<size-1; i++) {for (int j=0; j<size-i-1; j++) {if (arr[j] > arr[j+1]) { // 交換相鄰元素int temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;}}}
}int main() {int nums[] = {5, 3, 8, 1, 2};int size = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]); // 計算數組長度bubbleSort(nums, size); // 傳遞數組名（首地址）和長度for (int i=0; i<size; i++) {printf("%d ", nums[i]); // 輸出1 2 3 5 8（原數組已排序）}return 0;
}
- 注意：函數無法自動獲取數組長度（需手動傳遞
size），因為形參arr是指針（丟失長度信息）。
七、函數調用：嵌套與鏈式
7.1 嵌套調用（函數內調用其他函數）
void printHeader() {printf("===== 歡迎使用系統 =====\n");
}void printMenu() {printHeader(); // 嵌套調用printHeaderprintf("1. 登錄\n2. 注冊\n3. 退出\n");
}int main() {printMenu(); // 輸出：===== 歡迎使用系統 ===== → 菜單選項return 0;
}
7.2 鏈式訪問（函數返回值作為參數）
int add(int a, int b) { return a + b; }
int mul(int a, int b) { return a * b; }int main() {// 先算add(2,3)=5，再算mul(5,4)=20（鏈式調用）int result = mul(add(2, 3), 4); printf("結果：%d\n", result); // 輸出20return 0;
}
八、函數的聲明與定義：“多文件開發”
8.1 單個文件中的聲明
-
定義在前：直接調用（無需聲明）。
-
定義在后：需先聲明（告訴編譯器函數存在）。
int add(int, int); // 聲明（參數名可省略，只寫類型） int main() {int res = add(3,5); // 調用時，編譯器通過聲明知道add存在return 0; } int add(int a, int b) { return a + b; } // 定義在后
8.2 多文件開發（模塊化）
-
步驟：
-
創建頭文件（
func.h）：聲明函數#ifndef FUNC_H #define FUNC_H int add(int a, int b); // 聲明 #endif -
創建源文件（
func.c）：定義函數#include "func.h" // 包含頭文件（雙引號表示當前目錄） int add(int a, int b) { return a + b; } // 定義 -
主文件（
main.c）：調用函數#include <stdio.h> #include "func.h" // 包含頭文件，獲取聲明 int main() {printf("%d\n", add(3,5)); // 調用func.c中的addreturn 0; }
-
-
編譯：需同時編譯
main.c和func.c（如gcc main.c func.c -o main）。
8.3 static 關鍵字：“限制作用域”
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靜態函數（static 修飾函數）
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作用：僅當前文件可見（其他文件無法調用，避免命名沖突）。
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示例（
func.c）static int add(int a, int b) { return a + b; } // main.c調用會報錯（未定義）
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靜態變量
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靜態局部變量（函數內）
生命周期為程序運行期（保留值，如計數器）。
void count() {static int num = 0; // 第一次調用初始化，后續保留值num++;printf("第%d次調用\n", num); } // 調用：count() → 第1次，count() → 第2次（num保留1） -
靜態全局變量（文件內，函數外）：僅當前文件可見（同文件內函數可訪問，其他文件不可見）。
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