函数(子程序)的常见、易混淆概念详解【对初学者有帮助】

C语⾔中的函数也被称做子程序，意思就是⼀个完成某项特定的任务的⼀小段代码。

C语⾔标准中提供了许多库函数，点击下面的链接可以查看c语言的库函数和头文件。

C/C++官⽅的链接：https://zh.cppreference.com/w/c/header

目录

一、函数头与函数体

二、实参与形参

三、return的用法事宜

四、main的返回类型与参数（了解即可）

#1. main的返回类型

#2. main的参数个数

#3. 参数argc和argv（了解即可）

五、数组作为函数参数（重中之重）

#1. 数组传参的本质

#2. 不存在形式数组(下标操作符失效)：

#3. 二维数组传参不能省略列

六、嵌套调用与链式访问

七、函数的声明与定义

#1. 声明与定义的区别 和 注意事项

#2. 未声明的函数 

#3. 头文件声明的底层逻辑 和 函数调用操作符()

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一、函数头与函数体

 函数头 ：即函数定义中的第一行代码，函数头内包含着(1)函数的返回类型、(2)函数的名字、(3)形式参数的类型和个数（即参数表）。

 函数体 ：即函数定义中的大括号{ }部分，它是是真正调用形参、执行子代码、返回任务值的重要部分。

举例：执行加法运算的函数

int  add(int  a, int b)   //该行就是函数头(信息:函数名add，返回类型int，2个形参都是整型)

{                                        // (int a, int b) 是参数表

        return  a+b;    //整个大括号的内容就是函数体(这里负责加法运算和返回运算的结果)

}

二、实参与形参

实参的几种理解和概念：

1. main函数中的参数（包括常数和变量等）

2. 实参是在调用函数时传递给函数的具体参数值。

3. 实参变量在主函数被创建时会直接申请内存空间，程序结束时才归还内存空间。

实参的特点：

1. 作用域：可以在mian函数内使用，不能在函数(子程序)被使用。

2. 生命周期：从变量创建到程序结束。（长时，仅一次）

形参的几种理解和概念：

1. 形参是函数定义中的参数，是一种占位符，用于接收传递给函数的数据。

2. 形参是实参在函数调用时的⼀份临时拷贝。

3. 函数不被调用时，形参变量不会申请内存空间；调用时才申请空间，调用完就归还空间。

形参的特点：

1. 作用域：可以在函数(子程序)使用，不能在mian函数内被使用。

2. 生命周期：从函数调用到函数结束。（短时，可多次）

总的来说，形参由实参而来，它们的讨论载体是函数传递。

注意：在函数中创建的变量并不属于形参变量，而是局部变量，因为它的创建并没有传递关系。

三、return的用法事宜

作用：return后边可以是⼀个数值，也可以是⼀个表达式，如果是表达式则先执⾏表达式。return语句执⾏后，函数就彻底返回(有返回值的话带回返回值)，后边的代码不再执行。（主函数也是如此）

return在下面4种情况的用法细则：

 i. 函数返回值是void：

因为无需返回类型，可以写成“ return ; ”。return后面除了英文分号，其他什么都不要写。

 ii. 函数返回值类型与return的值不同：

return返回的值和函数返回类型不⼀致，系统会⾃动将返回的值隐式转换为函数的返回类型。

比如函数的返回类型是整型，而return的任务值它的数据类型是浮点型，那么返回的结果是在任务值的基础上去掉小数部分，留下整数部分：

int f()
{return 1.5 + 3.7;
}
int main()
{int a = f();printf("返回值为：%d\n", a);return 0;
}

1.5 + 3.7等于5.2，但是返回类型是int，所以被隐式类型转换为5。函数返回值的隐式转换与算术的隐式类型转换是相同的，详细请看我这篇文章：《数学计算类操作符 和 算术类型转换》

 iii. 函数内容是分支结构的：

如果函数中存在 if 等分⽀的语句，则要保证每种情况下都有return返回，否则容易出现编译错误。

 iv. main函数中的return语句：

return 语句在 main 函数中的作用是结束程序的执行并返回一个整数值给操作系统。这个整数值通常用于表示程序的退出状态，其中0表示程序正常退出，非零值表示程序异常退出。

返回非0值的错误信息：（了解即可）

• 返回1——文件打开失败：如果程序试图打开一个不存在的文件或者没有权限访问的文件
• 返回2——内存分配失败：如果程序在运行过程中无法分配足够的内存空间
• 返回3——无效的输入参数：如果程序接收到无效的输入参数
• 返回4——运行时错误：如果在程序执行过程中发生了除以零、数组越界等运行时错误

这里列举了4个错误的整型返回值，实际上还有很多种。

四、main的返回类型与参数（了解即可）

#1. main的返回类型

 i. " int  main() " 形：(标准)

这是C99中标准的main函数使用形式。int返回类型使得main函数能够向操作系统返回程序的退出状态，返回0通常表示程序正常退出，而返回非0值表示程序异常退出。（上面也有举例提及）

 ii. " main() " 形：

早期的C代码中（历史上），常常可以看到没有明确指定返回值的主函数，即main()。这样写是因为，函数定义不明确返回类型时系统会默认为int型，所以这样写也是返回一个整数值。

在C99的规定中，这是一种不标准的写法，建议不要这样写。

 iii. "void  main() " 形：

首先要明确的一点，这是一种错误的写法，历史上void main()也从未在C++标准或C标准中得到定义。

虽然返回值是void也能执行main函数里的内容，但是main函数也是会被其他函数调用的，而调用main函数的函数需要知道程序是否正常退出、异常退出的原因是什么。比如mainCRTStartup()函数与__mainCRTStartup()函数。{调用逻辑：mainCRTStartup()函数 —> __mainCRTStartup()函数 —> main()函数 }

#2. main的参数个数

虽然main函数可以不写参数，但其实参数表上是有参数的

 i. 一个参数

在某些平台上，main函数可能会接受一个参数，例如main(argc)，但这种形式并不标准，且现在很少见。

 ii. 两个参数

这是最标准的main函数形式，接受命令行参数个数和参数数组，即int main(int  argc, char* argv[ ]) 。

 iii. 三个参数

在一些特定的系统或编译器扩展中，main函数可能会有第三个参数，用于传递环境变量，例如int main(int  argc, char* argv[ ], char* envp[ ])。这种形式不是标准形式，但在Windows等系统中比较常见。

#3. 参数argc和argv（了解即可）

• argc是一个整型变量，表示传递给程序命令的参数数量，程序名本身作为第一个参数。例如：如果你运行一个名为"program"的程序，并传递了两个参数"arg1"和"arg2"，那么argc的值将是3。

• argv是一个字符指针数组，其中每个元素指向一个字符串，这些字符串是传递给程序的命令行参数。除了argv[0]通常是程序的名称，其他argv[n]代表第n-1个参数。比如：argv[1]是第一个参数，argv[2]是第二个参数，依此类推。

int main(int argc, char* argv[]) 
{printf("文件名: %s\n\n", argv[0]);printf("参数个数: %d\n", argc);return 0;
}

五、数组作为函数参数（重中之重）

#1. 数组传参的本质

数组传参的本质是传递该数组的地址(首元素地址)，传递的地址值交给形式指针变量来管理。而并不是像形参变量那样，调用函数时会申请内存空间，数组的传递并不会开辟新空间，且函数操作的是原数组的内存空间。当然，函数调用的时候，会申请空间给形式指针变量的创建。

以下面的代码为例：（参数表中的arr其实并不是数组，而是指针，后面我会讲解）

void print_arr(int arr[], int n)
{for (int i = 0; i < n; i++)printf("%d ", arr[i]);printf("\n");
}
int main()
{int a[5] = { 1,2,3,4,5, };size_t sz = sizeof a / sizeof a[0];print_arr(a, sz);return 0;
}

可以发现，arr的值是与a的值、&a的值和&a[0]的值是相等的，这说明函数调用时，数组a传参给函数并没有申请一块新的连续空间来拷贝数组a，而是用指针arr来对原数组a的内存空间进行操作。

#2. 不存在形式数组(下标操作符失效)：

先说结论：其实参数表中的接收数组，并不是真正的数组(因为函数并未对原数组进行拷贝)，而是一个指针。由于这是形式参数，可以称之为形式指针。

补充知识：数组也是有数据类型的，去掉数组名就是数组的类型了，比如int  arr[2][4]的类型是int [2][4]。详细请看《一维、二维数组的基础知识超详细总结》

下标操作符[ ]失效：而在函数参数表中，下标操作符失去了确定数组类型的作用。但它起到了新的作用：下标操作符的个数反映着形式指针的级数。

补充：因为接收变量是个形式指针，而不是数组。所以你在函数定义时，在“伪数组”下标写上数字和不写数字是一样。

其实刚刚的例子除了arr的值与&arr的值不同可以看出来arr是指针，其实还有另一种看法：

伪数组arr的类型是 int* 型，这是个标准的指针类型；而原数组a的类型是 int[5] 型，这是个标准的数组类型。所以可以看出，arr并不是一个形式数组，而是一个形式指针。

#3. 二维数组传参不能省略列

数组传地址给函数后，函数只知道这是一片连续空间，但不知道你有没有对这块连续空间进行特殊的规划。又由于内存寻址公式的存在，你必须写下列数，函数才知道这块连续空间是怎么划分。

如果你把函数声明(或定义)写成：int  arr_print( int arr[ ][ ]，int row，int col )。这样是不够的，此时函数只知道用1个二级指针来管理这块连续的内存空间，但并不知道要怎么划分。

补充：函数必须通过列数才能知道划分方法，与一维数组传参一样，接收变量的类型是指针类型，所以行下标写不写上都一样。

六、嵌套调用与链式访问

嵌套调用：函数内部调用另一个函数。

(补充，递归调用是函数内部调用自己)

假设我们计算某年某⽉有多少天？我们可以设计2个函数来实现:

1. is_leapyear()：根据年份确定是否是闰年 
2. days()：调⽤函数is_leapyear确定是否是闰年后，再根据月份计算这个月的天数

int is_leapyear(int year)
{if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}
int days(int year, int month)
{int days[] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };int day = days[month];if (is_leapyear(year) && month == 2)	//这里嵌套调用了is_leapyear()day += 1;return day;
}

链式访问：将⼀个函数的返回值作为另外⼀个函数的参数。

比如“ printf( "%zd\n", strlen("abcdef") ) ”，这里函数strlen的返回值也是函数printf的参数，像链条⼀样将函数串连起来。

七、函数的声明与定义

#1. 声明与定义的区别 和 注意事项

格式上：函数声明与函数定义相比，去除了大括号以及其中的内容，在函数头的末尾加上了分号。

这是函数定义：
int add(int a, int b)
{ return a+b; }这是函数声明：
int add (int a, int b);

1. 单个文件中：

建议：函数被调用前一定要有声明，有定义也可以，因为函数定义算是一种特殊的函数声明。

2. 多个文件中：

建议：为了有条理，建议把函数声明、函数定义和主函数测试分开放在3个文件里。分成一个.h文件和两个.c文件，(1)自定义头文件.h存放自定义函数的声明以及库函数的头文件，(2)其中一个.c文件存放函数定义，(3)另一个.c文件存放main函数和测试用例函数。

注意：两个.c文件要包含自定义头文件.h

例如：

#2. 未声明的函数 

对于未声明的函数，编译器会默认函数的返回值是int型。

用代码举例，此时两个.c文件都没有包含函数声明的头文件：

我们把鼠标放在函数名上，就能显示函数的类型：

我们可以发现，如果没有头文件声明，那么函数默认返回类型是int型。

当我们点击生成解决方案，代码是通过了检测的：

其实准确来说，失去了头文件关于该函数的声明，代码是失去了对该函数的格式检查的。

#3. 头文件声明的底层逻辑 和 函数调用操作符()

1.头文件的本质：

头文件本身不会参与链接，它们只是包含了一些函数声明、宏定义和类型定义等信息。编译器会将这些信息整合到目标文件中，然后链接器会将多个目标文件以及库文件链接在一起，生成最终的可执行文件或库文件。所以，头文件的作用是提供代码的结构和依赖关系信息。

头文件提供的依赖关系信息，使得编译器在编译前可以检查函数格式是否正确。对于函数的检测，检查的东西包括(1)函数返回类型、(2)参数的个数、(3)每个参数的数据类型。

2. 无头文件时的底层逻辑：

没有头文件声明时，编译器会把这些东西看作外部函数，在其他地方有定义。这时候编译器会使用默认的函数声明，即“ int  函数名 (void) ”。

编译器使用默认函数声明后，系统不再对使用的函数格式进行检查，链接器会把这两个.c文件链接成一个.exe文件，然后交给CPU运行。

因为后续系统不再做检查，所以使用函数时即使输入的参数类型不符、参数个数不符，这些问题都会被忽略。

代码举例：

test.c文件：main函数测试

#include<stdio.h>
int main()
{int a[5] = { 1,2,3,4,5 };int c = arr_print(a, 5, "dad");  这里还多输入了一个无关参数“dad”printf("\n函数返回值：%d\n", c);     用c接收默认返回类型（int型）的值return 0;
}

function.c文件：数组打印函数

void arr_print(int arr[], int n)
{for (int i = 0; i < n; i++)printf("%d ", arr[i]);printf("\n");
}

运行结果：

现在是默认声明“int  arr_ptint(void)”，因为参数表是void的，系统不管你写不写。但既然我们写进了参数，它还是会按照正常的参数表顺序读取参数的。这里我们多了一个参数“dad”，因为没有第3个接收变量，所以并没有被函数读入。

如果我们补齐头文件的声明，那么还没编译就会报错：

这里指的是，明明声明函数的返回类型是void，你却用一个整型变量c来接收非法返回值。

为什么程序还能找到函数体并运行函数？因为有函数调用操作符()。

多个文件被链接器链接成一个文件后，函数调用操作符()可以解析函数名并找到函数体的地址。

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本期的内容到这里就结束了。函数的知识真的是多而杂，写得我真的是太难受了，还请您多多支持

Thanks♪(･ω･)ﾉ