第07课 函数

函数是一个完成特定功能的代码模块，其程序代码独立，通常要求有返回值，也可以是空值。

第07课 函数

• 函数的基本用法
  • 函数是一个完成特定功能的代码模块，其程序代码独立。通常要求有返回值，也可以是空值。
  • 函数的一般形式如下： <数据类型> <函数名称>( <形式参数说明> ) { 语句序列； return[(<表达式>)]； }
    • <数据类型> 是整个函数的返回值类型； return[(<表达式>)] 语句中 <表达式> 的值，要和函数的 <数据类型> 保持一致； 如无返回值应该写为 void 型。
    • <形式参数说明> 是逗号 “，” 分隔的多个变量的说明形式
    • 大括弧对 {<语句序列> }，称为函数体；<语句序列> 是大于等于零个语句构成的
    • 函数得先声明（实现）再调用； 或者先在 main 函数前写一句声明（说明）语句，后面再写实现语句。 “函数的说明” 可以单写一条语句，此时变量名可以省略，但类型不能省略； “函数的实现” 变量名和类型都不能省略。 “函数的说明” 就是指 函数原型。 其中，写“函数的说明”时 <形式参数说明> 可以缺省说明的变量名称，但类型不能缺省。 例如： double power(double x，int n)；//“函数的说明”时可以不写变量名称，但类型必须要写 double power(double，int)；
    • Tips：man 3 printf //库函数中对于 printf 的介绍
  • 函数的使用也叫函数的调用，一般形式如下： 函数名称 (<实际参数>)
    • 实参就是在使用（调用）函数时，调用函数传递给被调用函数的数据。需要确切的数据。
    • 函数调用可以作为一个运算量出现在表达式中，也可以单独形成一个语句。对于无返回值的函数来讲，只能形成一个函数调用语句。
    • C语言中的形参和实参
      • 如果把函数比喻成一台机器，那么参数就是原材料，返回值就是最终产品； 从一定程度上讲，函数的作用就是根据不同的参数产生不同的返回值。
      • C语言函数的参数会出现在两个地方，分别是函数定义处和函数调用处 在函数定义中出现的参数可以看做是一个占位符，它没有数据，只能等到函数被调用时接收传递进来的数据，所以称为形式参数，简称形参。 函数被调用时给出的参数包含了实实在在的数据，会被函数内部的代码使用，所以称为实际参数，简称实参。 形参和实参的功能是传递数据，发生函数调用时，实参的值会传递给形参。
      • 形参和实参的区别和联系
        • 形参变量只有在函数被调用时才会分配内存，调用结束后，立刻释放内存，所以形参变量只有在函数内部有效，不能在函数外部使用。
        • 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数据，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参，所以应该提前用赋值、输入等办法使实参获得确定值。
        • 实参和形参在数量上、类型上、顺序上必须严格一致，否则会发生“类型不匹配”的错误。 当然，如果能够进行自动类型转换，或者进行了强制类型转换，那么实参类型也可以不同于形参类型。
        • 函数调用中发生的数据传递是单向的，只能把实参的值传递给形参，而不能把形参的值反向地传递给实参； 换句话说，一旦完成数据的传递，实参和形参就再也没有瓜葛了； 所以，在函数调用过程中，形参的值发生改变并不会影响实参。
        • 形参和实参虽然可以同名，但它们之间是相互独立的，互不影响，因为实参在函数外部有效，而形参在函数内部有效。
    • C语言中 return 的用法
      • 函数的返回值是指函数被调用之后，执行函数体中的代码所得到的结果，这个结果通过 return 语句返回。
      • return 语句的一般形式为： return 表达式； 或者 return (表达式)；
        • 有没有( )都是正确的，为了简明，一般也不写( )。
      • 对C语言返回值的说明
        • 没有返回值的函数为空类型，用void表示。 一旦函数的返回值类型被定义为 void，就不能再接收它的值了。
        • return 语句可以有多个，可以出现在函数体的任意位置，但是每次调用函数只能有一个 return 语句被执行，所以只有一个返回值。
        • 函数一旦遇到 return 语句就立即返回，后面的所有语句都不会被执行到了。从这个角度看，return 语句还有强制结束函数执行的作用。 return 语句是提前结束函数的唯一办法 return 后面可以跟一份数据，表示将这份数据返回到函数外面； return 后面也可以不跟任何数据（此时函数得是 void型），表示什么也不返回，仅仅用来结束函数。
  • 思考题：使用库函数时，为什么引入头文件，有没有别的替代写法？ 答：因为头文件里有库函数的函数说明，这样在调用库函数的时候编译器才不会报错。 也可以把库函数的函数说明拿出来单独写，这样就可以不用引入头文件了。
• 函数的参数传递
  • 函数之间的参数传递方式
    • 全局变量
    • 复制（赋值）传递方式（值传递）
    • 地址传递方式（指针传递）
  • 全局变量
    • 在所有函数外部定义的变量称为全局变量（Global Variable），它的作用域默认是整个程序，也就是所有的源文件，包括 .c 和 .h 文件。 全局变量是在函数体外说明的变量，它们在程序中的每个函数里都是可见的。 全局变量一经定义后就会在程序的任何地方可见。函数调用的位置不同，程序的执行结果可能会受到影响。不建议使用。
    • Tips：和“局部变量”一同理解
      • 定义在函数内部的变量称为局部变量（Local Variable）， 它的作用域仅限于函数内部， 离开该函数后就是无效的，再使用就会报错。
      • 几点说明： （1）在 main 函数中定义的变量也是局部变量，只能在 main 函数中使用； 同时，main 函数中也不能使用其它函数中定义的变量； main 函数也是一个函数，与其它函数地位平等。 （2）形参变量、在函数体内定义的变量都是局部变量。 实参给形参传值的过程也就是给局部变量赋值的过程。 （3）可以在不同的函数中使用相同的变量名，它们表示不同的数据，分配不同的内存，互不干扰，也不会发生混淆。 （4）在语句块中也可定义变量，它的作用域只限于当前语句块。
  • 复制（赋值）传递方式（值传递）
    • 调用函数将实参传递给被调用函数，被调用函数将创建同类型的形参并用实参初始化。 形参是新开辟的存储空间，因此，在函数中改变形参的值，不会影响到实参。
  • 地址传递方式（指针传递）
    • 按地址传递，实参为变量的地址，而形参为同类型的指针。 被调用函数中对形参的操作，将直接改变实参的值 （被调用函数对指针的目标操作，相当于对实参本身的操作）。
• 函数中传递数组参数
  • 数组在函数间传参的用法
    • 全局数组传递方式
    • 复制传递方式：实参为数组的指针，形参为数组名（本质是一个指针变量，即同类型的指针变量）
    • 地址传递方式：实参为数组的指针，形参为同类型的指针变量
  • 函数中传递一维数组参数 对于一维整型数组，传参时需要传递数组名和元素个数； 对于一维字符串数组，只需传数组名即可，因为字符数组可以通过‘\0’来找到截止位置。
  • 函数中传递二维数组参数 对于二维整型数组，传参时需要传递数组名和行号、列号； 对于二维字符串数组，见具体需求。 多维数组作为参数在函数间的传递也有全局数组、复制传递和地址传递三种方式。
• 指针函数&函数指针
  • 指针函数
    • 指针函数（核心是函数）是指一个函数的返回值为地址量的函数。
    • 指针函数的定义的一般形式如下： <数据类型> * <函数名称>(<参数说明>) { 语句序列； }
      • 当一个函数声明其返回值为一个指针时，实际上就是返回一个地址给调用函数，以用于需要指针或地址的表达式中。 指针函数就是返回一个地址给调用者。 普通的返回值其实返回的并不是变量，而是一个具体的值； 而指针函数的返回值是地址，即指针。
      • 指针函数是一个函数，函数都有返回类型，如果不返回值，则为 void 类型，只不过指针函数返回类型是某一类型的指针； 指针函数的返回值是一个地址值，函数返回值必须用同类型的指针变量来接收，也就是说，指针函数一定有“函数返回值”，而且，在主调函数中，函数返回值必须赋给同类型的指针变量。（见后面代码验证：并不是必须的）
      • 返回值：全局变量的地址、static变量的地址、字符串常量的地址、“堆”上的地址（动态内存），此时可以直接使用return。 对于指针函数中的局部变量，不能直接使用return来返回，此时运行结果不确定。 局部变量是放到“栈”上的，超过使用范围就会自动回收。 Tips：在C语言中，全局变量、static修饰的局部变量、字符串常量，关于变量的处理只有这三种情况下的数据是放在静态区的，程序结束才释放内存（VIP待遇，一旦分配，则一直占据内存，直到程序结束才释放）。
        • 个人理解： 当指针函数无形参时，即指针函数没有同类型指针来接收参数，以下情况才可以直接返回地址： （1）全局变量的地址； （2）static 变量的地址； （3）字符串常量的地址。 注意：局部变量的地址不能直接返回，运行结果会出错。
          • 返回值可以是局部变量， 前提是把局部变量的地址在函数中赋值成全局变量的地址， 或者说是把局部变量赋值成在另一个函数中的变量地址， 也就是说这个“局部变量”要和主调函数中的变量是有联系的， 即针对指针函数有形参的情况！！！
        • 思考题： 1、编写一个指针函数, 删除一个字符串中的空格 2、编写一个指针函数, 实现字符串连接 3、编写一个指针函数，把整数123转化成字符串”123”
  • 函数指针
    • 函数指针（核心是指针，是一个变量！！！）用来存放函数的地址，这个地址是一个函数的入口地址。 函数名代表了函数的入口地址。
    • 函数指针变量说明的一般形式如下： <数据类型> （* <函数指针名称>)（ <参数说明列表> )；
      • <数据类型> 是函数指针所指向的函数的返回值类型 <参数说明列表> 应该与函数指针所指向的函数的形参说明保持一致 即：<数据类型> 和 <参数说明列表> 与要指向的函数一样即可。 （* <函数指针名称>）中，* 说明为指针，( )不可缺省，表明为函数的指针 函数指针声明为指针，它与变量指针不同之处是，它不是指向变量，而是指向函数。所以一定要注意！！！ 函数指针有两个用途：调用函数和做函数的参数.
    • 函数指针数组
      • 函数指针数组是一个保存若干个函数名的数组。 函数名代表了函数的入口地址。
      • 一般形式如下： <数据类型> (* <函数指针数组名称> [<大小>] ) ( <参数说明列表> )； 其中，<大小> 是指函数指针数组中元素的个数， 其它同普通的函数指针一样。
    • 思考题：调用C库中的 qsort 函数来实现整形或字符数组的排序 qsort()函数：快速排序的函数 -引用 #include<stdlib.h> 头文件 函数原型：通过指令 man qsort 查看 void qsort(void *base, size_t nmemb, size_t size, int (*compar)(const void * elem1, const void * elem2)); 参数说明： void *base：要排序的目标数组； size_t nmemb：待排序的元素个数； size_t size：一个元素的大小，单位是字节； int (*compar)(const void * elem1, const void * elem2)：compar是函数指针，compar指向的是：排序时，用来比较两个元素的函数。需要自己编写。 返回值： <0：elem1 小于 elem2 =0：elem1 等于 elem2 >0：elem1 大于 elem2 qsort 内部调用 compar 函数，根据 compar 函数返回值的正负来判断大小。 qsort 是库函数，使用时看不到源代码。 qsort 里面调用的 compar 是一个函数指针，compar 函数的形式是 qsort 里面规定好了的。 使用const void *是因为： 一是可以防止输入被意外改动； 二是void *类型的指针可以转换为任意类型的其它指针，这样 qsort 就变得在不同类型数据间通用了； 缺点：不能进行运算，不能+ -整数，不能解引用，需进行强制类型转换。 对于 *，翻译为“解引用”，解引用是返回内存地址中对应的对象。
• 递归函数
  • 递归函数是指一个函数的函数体中直接或间接调用了该函数自身。 递归函数调用的执行过程分为两个阶段： （1）递推阶段： 从原问题出发，按递归公式递推从未知到已知，最终达到递归终止条件； （2）回归阶段： 按递归终止条件求出结果，逆向逐步代入递归公式，回归到原问题求解。