C语言---函数概念深入学习基础（3）
函数
1.函数是一段可以重复执行的代码。
它可以接受不同的参数，
完成对应的操作。
下面的例子就是一个函数
int plus(int n) {return n;
}
上面的代码声明了一个函数plus()。
2.函数声明的语法有以下几点，需要注意。
-
返回值类型。
函数声明时，
首先需要给出返回值的类型，
上例是int，
表示函数plus()返回一个整数。 -
参数。
函数名后面的圆括号里面，
需要声明参数的类型和参数名，
plus(int n)表示这个函数有一个整数参数n。 -
函数体。
函数体要写在大括号里面，
后面（即大括号外面）不需要加分号。
大括号的起始位置，
可以跟函数名在同一行，
也可以另起一行。 -
return语句。
return语句给出函数的返回值，
程序运行到这一行，
就会跳出函数体，
结束函数的调用。
如果函数没有返回值，
可以省略return语句，
或者写成return;。
3.调用函数时，
只要在函数名后面加上圆括号就可以了，
实际的参数放在圆括号里面，
就像下面这样。
int a = plus(13);
// a 等于 14
4.函数调用时，
参数个数必须与定义里面的参数个数一致（一一对应），
参数过多或过少都会报错。
int plus(int n) {return n + 1;
}plus(2, 2); // 报错
plus(); // 报错
上面示例中，函数plus()只能接受一个参数，传入两个参数或不传参数，都会报错。
5.函数必须声明后使用，
否则会报错。
也就是说，
一定要在使用plus()之前，声明这个函数。
如果像下面这样写，编译时会报错。
int a = plus(13);int plus(int n) {return n + 1;
}
上面示例中，在调用plus_one()之后，才声明这个函数，编译就会报错。
6.C 语言标准规定，
函数只能声明在源码文件的顶层，
不能声明在其他函数内部。
7.没有返回值的函数，
使用void关键字表示返回值的类型。
没有参数的函数，
声明时要用void关键字表示参数类型。
void myFunc(void) {// ...
}
上面的myFunc()函数，
既没有返回值，
调用时也不需要参数。
8.函数可以调用自身，
这就叫做递归（recursion）。
下面是斐波那契数列的例子。
unsigned long Fibonacci(unsigned n) {if (n > 2)return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2);elsereturn 1;
}
上面示例中，
函数Fibonacci()调用了自身，
这样做可以简化算法。
9.main()
C 语言规定，
main()是程序的入口函数，
即所有的程序一定要包含一个main()函数。
程序总是从这个函数开始执行，
如果没有该函数，
程序就无法启动。
其他函数都是通过它引入程序的。
main()的写法与其他函数一样，
要给出返回值的类型和参数的类型，
就像下面这样。
int main(void) {printf("Hello World\n");return 0;
}
上面示例中，
最后的return 0;表示函数结束运行，返回0。
11.C 语言约定，
返回值0表示函数运行成功，
如果返回其他非零整数，
就表示运行失败，
代码出了问题。
系统根据main()的返回值，
作为整个程序的返回值，
确定程序是否运行成功。
正常情况下，
如果main()里面省略return 0这一行，
编译器会自动加上，
即main()的默认返回值为0。
所以，写成下面这样，
效果完全一样。
int main(void) {printf("Hello World\n");
}
由于 C 语言只会对main()函数默认添加返回值，
对其他函数不会这样做，
建议总是保留return语句
12.参数的传值引用
如果函数的参数是一个变量，
那么调用时，
传入的是这个变量的值的拷贝，
而不是变量本身。
void increment(int a) {a++;
}int i = 10;
increment(i);printf("%d\n", i); // 10
上面示例中，
调用increment(i)以后，
变量i本身不会发生变化，
还是等于10。
因为传入函数的是i的拷贝，
而不是i本身，
拷贝的变化，
影响不到原始变量。
这就叫做“传值引用（单向值传递）”。
还有一种方法是是双向传递（也叫地址传递）下面会讲解
所以，
如果参数变量发生变化，
最好把它作为返回值传出来。
int increment(int a) {a++;return a;
}int i = 10;
i = increment(i);printf("%d\n", i); // 11
再看下面的例子，Swap()函数用来交换两个变量的值，由于传值引用，下面的写法不会生效。
void Swap(int x, int y) {int temp;temp = x;x = y;y = temp;
}int a = 1;
int b = 2;
Swap(a, b); // 无效
上面的写法不会产生交换变量值的效果，
因为传入的变量是原始变量a和b的拷贝，
不管函数内部怎么操作，
都影响不了原始变量。
13.如果想要传入变量本身，
有一个办法，
就是传入变量的地址（地址传递是双向的）。
void Swap(int* x, int* y) {int temp;temp = *x;*x = *y;*y = temp;
}int a = 1;
int b = 2;
Swap(&a, &b);
上面示例中，
通过传入变量x和y的地址，
函数内部就可以直接操作该地址，
从而实现交换两个变量的值。
虽然跟传参无关，
这里特别注意下，
函数不要返回内部变量的指针。
int* f(void) {int i;// ...return &i;
}
上面示例中，
函数返回内部变量i的指针，
这种写法是错的。
因为当函数结束运行时，
内部变量就消失了，
这时指向内部变量i的内存地址就是无效的，
再去使用这个地址是非常危险的。
14.函数指针
函数本身就是一段内存里面的代码，
C 语言允许通过指针获取函数。
void print(int a) {printf("%d\n", a);
}void (*print_ptr)(int) = &print;
上面示例中，
变量print_ptr是一个函数指针，
它指向函数print()的地址。
函数print()的地址可以用&print获得。
注意，
(*print_ptr)一定要写在圆括号里面，
否则函数参数(int)的优先级高于*，
整个式子就会变成void* print_ptr(int)。
有了函数指针，
通过它也可以调用函数。
(*print_ptr)(10);
// 等同于
print(10);
比较特殊的是，
C 语言还规定，
函数名本身就是指向函数代码的指针，
通过函数名就能获取函数地址。
也就是说，
print和&print是一回事。
if (print == &print) // true
因此，上面代码的print_ptr等同于print。
void (*print_ptr)(int) = &print;
// 或
void (*print_ptr)(int) = print;if (print_ptr == print) // true
所以，对于任意函数，
都有五种调用函数的写法。
// 写法一
print(10)// 写法二
(*print)(10)// 写法三
(&print)(10)// 写法四
(*print_ptr)(10)// 写法五
print_ptr(10)
为了简洁易读，
一般情况下，
函数名前面都不加*和&。
15.这种特性的一个应用是，
如果一个函数的参数或返回值，
也是一个函数，
那么函数原型可以写成下面这样。
int compute(int (*myfunc)(int), int, int);
上面示例可以清晰地表明，
函数compute()的第一个参数也是一个函数。
16.函数原型
前面说过，
函数必须先声明，后使用。
由于程序总是先运行main()函数，
导致所有其他函数都必须在main()函数之前声明。
void func1(void) {
}void func2(void) {
}int main(void) {func1();func2();return 0;
}
上面代码中，
main()函数必须在最后声明，
否则编译时会产生警告，
找不到func1()或func2()的声明。
但是，
main()是整个程序的入口，
也是主要逻辑，
放在最前面比较好。
另一方面，
对于函数较多的程序，
保证每个函数的顺序正确，
会变得很麻烦。
C 语言提供的解决方法是，
只要在程序开头处给出函数原型，
函数就可以先使用、后声明。
所谓函数原型，
就是提前告诉编译器，
每个函数的返回类型和参数类型。
其他信息都不需要，
也不用包括函数体，
具体的函数实现可以后面再补上。
int twice(int);int main(int num) {return twice(num);
}int twice(int num) {return 2 * num;
}
上面示例中，
函数twice()的实现是放在main()后面，
但是代码头部先给出了函数原型，
所以可以正确编译。
只要提前给出函数原型，
函数具体的实现放在哪里，
就不重要了。
17.函数原型包括参数名也可以，
虽然这样对于编译器是多余的，
但是阅读代码的时候，
可能有助于理解函数的意图。
int twice(int);// 等同于
int twice(int num);
上面示例中，
twice函数的参数名num，
无论是否出现在原型里面，
都是可以的。
注意，
函数原型必须以分号结尾。
一般来说，
每个源码文件的头部，
都会给出当前脚本使用的所有函数的原型。
18.函数说明符
C 语言提供了一些函数说明符，
让函数用法更加明确。
（1）extern 说明符
对于多文件的项目，
源码文件会用到其他文件声明的函数。
这时，当前文件里面，
需要给出外部函数的原型，
并用extern说明该函数的定义来自其他文件。
extern int foo(int arg1, char arg2);int main(void) {int a = foo(2, 3);// ...return 0;
}
上面示例中，
函数foo()定义在其他文件，
extern告诉编译器当前文件不包含该函数的定义。
不过，
由于函数原型默认就是extern，
所以这里不加extern，
效果是一样的。
（2）static 说明符
默认情况下，
每次调用函数时，
函数的内部变量都会重新初始化，
不会保留上一次运行的值。
static说明符可以改变这种行为。
static用于函数内部声明变量时，
表示该变量只需要初始化一次，
不需要在每次调用时都进行初始化。
也就是说，
它的值在两次调用之间保持不变。
#include <stdio.h>void counter(void) {static int count = 1; // 只初始化一次printf("%d\n", count);count++;
}int main(void) {counter(); // 1counter(); // 2counter(); // 3counter(); // 4
}
上面示例中，
函数counter()的内部变量count，
使用static说明符修饰，
表明这个变量只初始化一次，
以后每次调用时都会使用上一次的值，
造成递增的效果。
注意，
static修饰的变量初始化时，
只能赋值为常量，
不能赋值为变量。
int i = 3;
static int j = i; // 错误
上面示例中，
j属于静态变量，
初始化时不能赋值为另一个变量i。
另外，
在块作用域中，
static声明的变量有默认值0。
static int foo;
// 等同于
static int foo = 0;
static可以用来修饰函数本身。
static int Twice(int num) {int result = num * 2;return(result);
}
上面示例中，
static关键字表示该函数只能在当前文件里使用，
如果没有这个关键字，
其他文件也可以使用这个函数（通过声明函数原型）。
static也可以用在参数里面，
修饰参数数组。
int sum_array(int a[static 3], int n) {// ...
}
上面示例中，static对程序行为不会有任何影响，
只是用来告诉编译器
该数组长度至少为3，
某些情况下可以加快程序运行速度。
另外，
需要注意的是，
对于多维数组的参数，
static仅可用于第一维的说明。
（3）const 说明符
函数参数里面的const说明符，
表示函数内部不得修改该参数变量。
void f(int* p) {// ...
}
上面示例中，
函数f()的参数是一个指针p，
函数内部可能会改掉它所指向的值*p，
从而影响到函数外部。
为了避免这种情况，
可以在声明函数时，
在指针参数前面加上const说明符，
告诉编译器，
函数内部不能修改该参数所指向的值。
void f(const int* p) {*p = 0; // 该行报错
}
上面示例中，声明函数时，
const指定不能修改指针p指向的值，
所以*p = 0就会报错。
但是上面这种写法，
只限制修改p所指向的值，
而p本身的地址是可以修改的。
void f(const int* p) {int x = 13;p = &x; // 允许修改
}
上面示例中，
p本身是可以修改，
const只限定*p不能修改。
如果想限制修改p，
可以把const放在p前面。
void f(int* const p) {int x = 13;p = &x; // 该行报错
}
如果想同时限制修改p和*p，
需要使用两个const。
void f(const int* const p) {// ...
}