自学C语言-9

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第9章 函数

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大型程序一般会被分为若干个程序模块，每个模块实现一个特定功能 。C语言中，由函数实现子程序，由子程序实现模块功能。本章致力于使读者了解函数的概念，掌握函数的定义及调用方式；了解内部函数和外部函数的作用范围，能区分局部变量和全局变量的不同；最后能将函数应用于程序中，将程序分成不同的功能模块。本章的知识架构及重难点如下：

9.1 函数概述

构成C程序的基本单元是函数，函数中包含着程序的可执行代码。每个C程序的入口和出口都位于main函数中，但并不需要把所有指令都放在main函数中。一般的做法是将程序划分成若干个模块，每个模块完成一部分功能，不同的程序模块可以由不同的人来完成，从而提高软件开发的效率。这就好比是盖楼房，一栋摩天大楼是不可能靠一个人完成的，而要靠多部门、多工种之间协力完成。通常是有一个总工程师，在他的指挥下，有部门运输建筑材料，有部门建造楼房主体，还有部门粉刷内外墙涂料。编写程序的道理与盖楼是一样的，主函数就像总工程师一样，控制着整体程序的推进和执行，其中定义的其他函数就好比参与盖楼的多个部门或工种，他们要通过某种调度（函数调用）才能完成特定的功能。主函数可以调用其他函数，其他函数间也可以相互调用。函数可以有参数和返回值，通过它们实现数据间的传递。在主函数中调用其他函数，这些函数执行完毕之后会返回main函数中。通常把这些被调用的函数称为下层函数。函数调用发生时，立即执行被调用的函数，而调用者则进入等待的状态，直到被调用函数执行完毕。【例9.1】编写3个函数：做饭，钓鱼，写诗，在本实例中，定义3个函数来完成做饭、钓鱼、写诗等待定的功能，然后在主函数中调用它们。为了简化函数的功能，这里只让其输出一条提示信息。读者可通过本实例对函数有一个直观的认识。![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/2101805495334648803ef774173c192d.png#pic_center)

在分析本实例之前，我们先来了解一下什么是C程序源文件、库函数和用户自定义函数。
☑源文件：由一个或者多个函数组成。C语言以源程序为单位进行编译，而不是以函数为单位进行编译。
☑库函数：由C语言系统提供，用户无须定义，调用前也不必做类型说明，但需要在程序开始部分包含有该函数原型的头文件。例如，要使用能在控制台显示信息的printf函数，需在程序开始时包含stdio.h头文件；要使用字符串操作函数strlen、strcmp等时，需在程序开始时包含string.h头文件。
☑用户自定义函数：用户编写的用来实现特定功能的函数。例如，Cook、Fish和Poem函数都是自定义函数。
在本例程序中，首先包含了stdio.h头文件，然后声明了3个自定义函数，最后在主函数main中调用了这3个函数。在主函数main外，可以看到这3个函数的定义。
运行程序，显示效果如下图所示。

编程训练：
训练1：盖楼房 编写3个函数，分别实现搬运建筑材料、建造楼房主体、粉刷内外墙功能，并在主函数中调用这3个函数。输出结果如下 ：

执行搬运功能
执行建造功能
执行粉刷功能

训练2：写情书 定义一个函数，内定为一封情书，在主函数中调用该函数，将情书内容展示出来。运行结果如下：

人生最美好的是相遇
我一生最奢侈的事
就是途中与你相遇
然后相濡以沫，共闻花香，有生之年
只诉温暖不言歾，倾心相遇，安暖相陪

9.2 函数的定义和声明

C语言的库函数可以直接调用，如printf输出函数。而自定义函数则必须由用户进行定义，确定其要实现的功能，这样才能被其他函数调用。
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9.2.1 函数的定义

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一个函数应包括函数头和函数体。定义一个函数的语法格式如下：
首先来看一段代码，然后通过分解，了解函数的构成。
1.函数头
函数头是函数的入口，标志着一段函数代码的开始。函数头包括返回值类型、函数名和参数列表3个部分，如下图所示。
☑返回值类型：函数返回值的类型，必须是C语言中的某个数据类型。这里函数的返回值将是一个int型值。
☑函数名：函数的标识符，在一个C程序中应保持唯一。因为是标识符，所以函数名要遵守标识符命名规则。这里，函数名是AddTwoNumber,可以推测出该函数的功能是两数相加求和。
☑参数列表：调用函数时，用于将主调函数中的实际参数复制到该列表对应的形式参数中。可以没有参数，也可以有多个参数。这里定义了两个int变量，表示要相加的两个数。

2.函数体

函数体位于函数头的下方位置，由一对大括号括起来，大括号决定了函数体的范围。函数要实现的特定功能，都是在函数体部分通过代码语句完成的，最后通过return语句返回实现的结果。
在上面的代码中，函数体内首先定义了一个int型变量，用来保存加法的计算结果，之后利用传递进来的参数进行加法操作，并将结果保存在result变量中，最后函数要将所得到的结果进行返回。通过这些语句的操作，实现了求解两数和的特定功能。
在定义函数时会出现以下几种特殊的情况。
☑无参函数：没有参数列表的函数。如例9.1中的Cook、Fish、Poem都是无参函数。
☑空函数：没有任何内容，也没有什么实际功能的函数。空函数的形式如下：

类型说明符	函数名()
{
}

实际开发中，有时某个函数还未编好，或者后续要拓展某个函数，这时就会先用一个空函数代替，先占个位置，待后续时机成熟再用编好的函数取代它。
注意，C语言中，函数的定义是互相平行、独立的。也就是说，函数体内不能再包含其他函数的定义。例如，下面的代码是错误的：

int main()
{void Display()												/*错误！不能在函数体内定义另一个函数*/{printf("I want to show the Nesting function");}return 0;
}

这里，主函数main中定义了一个Display函数，目的是输出一句提示。由于C语言不允许进行嵌套定义，因此编译时会出现如图9.3所示的错误提示。

9.2.2 函数的声明

在程序中编写函数时，要先对函数进行声明，再对函数进行定义。函数定义是为了让编译器知道函数的功能 ，而函数声明是为了让编译器预先知道有这么一个函数，以及函数的名称、参数、返回值类型等信息。
函数声明的一般形式如下：

返回值类型		函数名（参数列表）;

要注意的是，函数声明语句的最后要用分号";"作为结尾。例如，声明一个函数的代码如下：

Int ShowNumber(int iNumber);

【例9.2】交换两个数值，通过本实例了解函数声明与函数定义的位置，及其在程序中的作用。

（1）观察上面的程序，可以看到在main函数的开头先进行了exchange函数的声明，声明的作用是告知其函数将在后面进行定义。
（2）在main函数体中，首先定义两个整型变量a、b,之后输出一条提示消息，然后调用exchange函数。
（3）在main函数的定义之后可以看到exchange函数的定义，功能是实现两个数的数值互换。
运行程序，结果如下图所示。

注意：如果先定义函数，再调用函数，则不再需要进行函数声明，此时函数定义已经包含了函数声明的作用。

编程训练：
训练3：输出谚语 编写一个程序，输出“最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破是信任人”。运行效果如下：
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/74ed798e2451404a96244f43bba46af4.png#pic_center

训练4：打印新年菜单 春节是中国最重要的节日，家家户户都会张灯结彩，丰盛的年夜饭更是必不可少的。定义一个函数，打印2021年新年菜单，再在主函数中调用函数。运行结果如下：

9.3 函数参数

多数情况下，主调函数和被调函数之间存在着数据传递关系，这种数据传递是通过函数参数来实现的。函数参数的作用是传递数据给函数使用，函数利用接收到的数据进行具体的操作处理。

9.3.1 形式参数与实际参数

函数的参数分为两种：形式参数和实际参数。同为参数，要仔细体会其中的区别。
1.形式参数
声明和定义函数时，函数名后面括号中的参数称为形式参数。这些参数只是定义了类型，在实际参数传入前并没有实际意义，因此叫作形式参数，简称形参。
2.实际参数
调用函数时，函数名后面括号中的参数称为实际参数。调用函数的过程就是真正使用这个函数的过程，此时调用者会传递一些要实际参与运算的参数给被调用函数，这些实际参与运算的参数就是实际参数，简称实参。
下面来看一段代码，加深对形参和实参的理解。

上述代码定义了一个Minus函数，功能是两数相减。这里，iNumber1和iNumber2是形式参数，表示相减的两个整型数，没有具体值（等待实参传入）。主函数中，通过“iResult=Minus(9,4); "语句调用Minus函数，这里9和4这实际参数，调用函数后，将用4代替iNumber1,用9代替iNumber2，因此Minus函数实际执行的运算的是9-4。
注意，函数参数可以是常量、变量、数组、指针等，也可以是表达式。

9.3.2 数组作函数参数

1.数组元素作为函数参数

【例9.3】输出数组元素
定义一个数组并为其赋值，然后将数组元素作为函数实参进行传递。自定义函数体中，形参得到实参传递的数值后，将其显示输出。
（1）首先进行函数声明，在主函数main中定义一个整型数组和一个整型变量i。
（2）使用for循环语句对数组中的元素依次赋值，在这里，变量i既是循环条件，也是引用数组元素的下标。
（3）通过for循环语句调用ShowMember函数，显示数据。
运行程序，显示效果如上图所示。
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2.数组名作为函数参数

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C语言中，数组名表示的是数组中第一个元素的地址 。因此，当数组名作为函数实参时，传递的是数组的地址。这点和数组元素做实参时是不一样的，注意体会其不同。
【9.4】数组名作为函数参数
在本实例中，使用数组名作为函数的实参和形参，实现数组的赋值和输出。
（1）首先对Evaluate函数和Display函数进行声明，在声明语句中可以看到数组名作为形参。
（2）在主函数main中定义一个具有10个元素的整型数组iArray。
（3）调用Evaluate函数，数组名iArray作为函数实参，传递的是数组的地址。在Evaluate函数中，使用数组iArrayName作为形参，接受对应的地址空间，并对数组进行赋值操作。
（4）调用Display函数，将数组输出，可以看到在函数参数中使用的也是数组名称。运行程序，显示效果如上图所示。