C語言中函數(shù)的創(chuàng)建以及使用

這篇文章是 C 語言系列第三篇，之前兩篇見

哦！這該死的 C 語言！

C 語言基礎(chǔ)，來嘍！

下面我們來介紹一下 C 語言中一個非常重要的概念 - 函數(shù) （function）。首先就要先給函數(shù)下一個定義，函數(shù)就是完成特定任務(wù)的獨立代碼單元，這也就是說，一個函數(shù)肯定是要為了完成某種功能的，比如一個函數(shù)它能夠執(zhí)行加法運(yùn)算，比如一個函數(shù)能交換兩個數(shù)的值，還有一些函數(shù)可能只是為了打印某些東西等等。

函數(shù)也可以把很多大的任務(wù)拆分成一個個小的任務(wù)，通過設(shè)計每個小的任務(wù)來完成一個大的功能。一個設(shè)計優(yōu)良的函數(shù)能夠把程序中不需要了解的細(xì)節(jié)隱藏起來，從而使整個程序結(jié)構(gòu)更加清晰，降低程序的修改難度。

C 語言程序由許多小的函數(shù)組成，一個程序會被保存在多個源文件中，每個文件可以單獨編譯，并可以與庫中已編譯過的函數(shù)一起加載。

下面我們通過一個例子來討論一下函數(shù)是如何創(chuàng)建并使用的。

函數(shù)創(chuàng)建以及使用

函數(shù)的創(chuàng)建和使用會分為三個步驟：

• 函數(shù)原型 ( function type )：這個是創(chuàng)建函數(shù)定義，也叫函數(shù)聲明，能夠表明一個文件中有哪些函數(shù)。
• 函數(shù)調(diào)用 ( function call )：調(diào)用函數(shù)的位置，函數(shù)被定義出來肯定是要使用它的，在哪里使用的這個函數(shù)就被稱為函數(shù)調(diào)用。
• 函數(shù)定義 ( function definition )：這個就是函數(shù)的具體要干的什么事兒，也就是函數(shù)的具體邏輯是什么。

這么一看，函數(shù)和變量簡直一模一樣了，函數(shù)需要原型、調(diào)用和定義，而變量也需要這些，只不過變量還可以把原型和定義一起表示。

#include

intnum;//變量原型

intsum(int,int);//函數(shù)原型

intmain(void){

num=12;//變量定義
intnum2=11;//函數(shù)原型+函數(shù)定義

intall=sum(num,num2);//變量使用，函數(shù)使用
printf("all=%d",all);

return0;
}

//函數(shù)定義
intsum(inta,intb){

returna+b;
}

上面這段代碼很好的列舉了變量的定義以及函數(shù)的定義。

我們首先定義了一個 num 變量，這個就是變量的原型，然后在 main 函數(shù)中使用這個變量，就是變量的定義和使用，當(dāng)然變量也可以直接使用原型 + 定義的方式（ 上面的 num2 ），sum 函數(shù)演示了函數(shù)的原型、定義和使用。這里注意一點，main 函數(shù)比較特殊，它是所有方法的入口，而且 main 函數(shù)無需定義原型就能直接使用。

上面這段代碼被一起保存在一個文件中，當(dāng)然你也可以把它們保存在不同的文件中，只不過把它們放在同一個文件中我們在演示的時候比較方便，還有一點就是能夠一起進(jìn)行編譯，這兩個函數(shù)也可以定義在不同的文件中，分別進(jìn)行編譯，這樣的好處是使程序更加易于維護(hù)，代碼讀起來更加順暢，事實上項目中也是采用的單獨編譯的方式。當(dāng)然你也可以把所有的功能都寫在 main 函數(shù)中，只不過這樣不易于維護(hù)，也不符合項目開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。

一個完整的函數(shù)定義形同如下：

返回值類型函數(shù)名(參數(shù)列表)
{
函數(shù)體(函數(shù)的具體功能)
}

注意我們上面說的只是一個完整的函數(shù)定義，而不是每個函數(shù)必須都要有返回值類型、參數(shù)列表、函數(shù)體，只有函數(shù)名是必須的（這個肯定好理解）。

當(dāng)然也有函數(shù)定義出來什么都沒有做，這就相當(dāng)于是一個空函數(shù)，C 語言默認(rèn)是允許空函數(shù)出現(xiàn)的，比如下面函數(shù)就是一個空函數(shù)。

sort(){}

sort 函數(shù)不執(zhí)行任何操作也不返回任何值，這種函數(shù)可以在程序開發(fā)期間用于保留位置，留待以后再填充代碼。

程序其實就是一些變量和函數(shù)的集合，函數(shù)之間的通信可以通過函數(shù)參數(shù)、返回值來進(jìn)行，函數(shù)通過傳遞參數(shù)，進(jìn)行一系列的邏輯計算后，把返回值返回回去，以此達(dá)到函數(shù)交流、通信的目的。

對于函數(shù)來說，我們需要了解的兩個關(guān)鍵點是參數(shù)列表和返回值。

函數(shù)參數(shù)

對于上面的 sum 函數(shù)來說，它的函數(shù)參數(shù)有兩個，分別是 int 類型的 a 和 b，像這種在函數(shù)定義的括號中的變量被稱為函數(shù)參數(shù)，這兩個變量 a 和 b 也叫做形式參數(shù)，簡稱形參。

和定義在函數(shù)中的變量一樣，形式參數(shù)也是局部變量，這些都屬于函數(shù)私有的，作用域范圍都是從進(jìn)入函數(shù)開始起作用到函數(shù)執(zhí)行完成后作用結(jié)束。

當(dāng)函數(shù)接受參數(shù)時，函數(shù)原型用逗號分隔的列表指明參數(shù)的數(shù)量和類型，函數(shù)原型中你可以使用下面方式定義。

intsum(inta,intb);//函數(shù)原型

也可以省略具體的變量名稱，使用下面這種方式進(jìn)行定義。

intsum(int,int);//函數(shù)原型

在函數(shù)原型中沒有定義變量，只是聲明了兩個 int 類型的參數(shù)。

除了形參之外，還有一個叫做實際參數(shù) ( 實參 ) 的概念，就對應(yīng)于上面代碼中的 sum(num,num2)，因為在調(diào)用 sum 的時候是知道 num 和 num2 的具體值的，像這種在調(diào)用函數(shù)中對參數(shù)進(jìn)行傳值的參數(shù)被稱為實參。

簡單點來說就是 形式參數(shù)是被調(diào)用函數(shù)中的變量，實際參數(shù)是調(diào)用函數(shù)賦給被調(diào)函數(shù)的具體值。實際參數(shù)可以是常量、變量，或甚至是更復(fù)雜的表達(dá)式。

被調(diào)函數(shù)不知道也不關(guān)心傳入的數(shù)值是來自常量、變量還是一般表達(dá)式。實參在把值傳遞給函數(shù)的時候，其實是把值拷貝給被調(diào)函數(shù)的形式參數(shù)，所以無論被調(diào)函數(shù)對拷貝數(shù)據(jù)進(jìn)行什么操作，都不會影響主調(diào)函數(shù)中的原始數(shù)據(jù)。

如下代碼所示

#include

intnum;//變量原型

voidsum(int,int);//函數(shù)原型

intmain(void){

num=12;//變量定義
intnum2=11;//函數(shù)原型+函數(shù)定義

sum(num,num2);//變量使用，函數(shù)使用
printf("num=%d,num2=%d",num,num2);

return0;
}

//函數(shù)定義
voidsum(inta,intb){

intsumAll=a+b;
printf("sumAll=%d
",sumAll);

}

從輸出結(jié)果可以看出，只要把值傳遞給 sum 后，不論 sum 函數(shù)內(nèi)部進(jìn)行何種處理，都不會影響 main 函數(shù)中 num 和 num2 的值。

函數(shù)返回值

我們上面說過函數(shù)之間的通信可以通過函數(shù)參數(shù)、返回值來進(jìn)行。函數(shù)參數(shù)的傳遞方向是由函數(shù)調(diào)用者 -> 被調(diào)函數(shù)，而函數(shù)返回值的方向是和參數(shù)傳遞的方向相反，也就是被調(diào)函數(shù) -> 函數(shù)調(diào)用者。

當(dāng)然并不是所有的函數(shù)都需要返回值，而且 return 語句后面也不一定需要表達(dá)式，當(dāng) return 語句后面沒有表達(dá)式時，函數(shù)不會向調(diào)用者返回值。返回值會通過

return表達(dá)式

進(jìn)行返回，這個返回值的表達(dá)式類型和函數(shù)定義的返回值類型是一致的。

我們還用上面的 sum 函數(shù)來舉例子

intsum(inta,intb){

returna+b;
}

可以看到，sum 函數(shù)的表達(dá)式返回了 a + b，這其實就是一個表達(dá)式。而我們可以看到上面的 int main 方法，它的返回值是 0 ，這就是返回了一個常量。

return 后面可以不返回任何值，只是單獨寫一個 return 也是允許的，不過這種方式相當(dāng)于沒有返回任何值，所以它的函數(shù)類型可以定義為 void ，如下代碼所示：

//函數(shù)定義
voidsum(inta,intb){

intsumAll=a+b;
printf("sumAll=%d
",sumAll);

return;
}

使用 return 語句的另外一個作用是終止函數(shù)的執(zhí)行，強(qiáng)制把控制返回給調(diào)用函數(shù)，如下代碼所示：

//函數(shù)定義
intsum(inta,intb){

intsumAll=a+b;
printf("sumAll=%d
",sumAll);

if(a+b>0){
returnsumAll;
}else{
return0;
}
}

如果 a + b 的值大于 0 的話，會直接返回 a + b 的和，否則為 0 。這個 if 的控制流程就是強(qiáng)制把結(jié)果返回給函數(shù)調(diào)用者。如果在 if 控制流程后面添加代碼的話，那么這段代碼不會執(zhí)行，但是編譯卻沒有給出警告。

在 Java 編輯器中，如果最后一行代碼出現(xiàn)在 return 強(qiáng)制返回后面的話，編譯器會給出警告或者錯誤提示這行代碼不會被執(zhí)行。

函數(shù)類型

這里需要再強(qiáng)調(diào)一下函數(shù)類型，定義函數(shù)的時候需要聲明函數(shù)的類型，帶返回值的函數(shù)類型與返回值類型相同，沒有返回值的函數(shù)應(yīng)該將其定義為 void 類型。在老版本的 C 編譯器中，如果你沒有聲明函數(shù)類型，編譯器會默認(rèn)把函數(shù)當(dāng)做 int 類型來處理，不過這都是早期的事兒了，現(xiàn)在 C 標(biāo)準(zhǔn)不再支持默認(rèn)函數(shù)為 int 類型這種情況。

在編寫函數(shù)的時候，你就需要考慮好函數(shù)的具體功能是什么，也就是這個函數(shù)做了哪些事情，需不需要返回值，如果需要返回值的話，它的返回類型是什么。

函數(shù)聲明

如果大家學(xué)過 Java ，可能對 C 這種先聲明再定義的方式很不習(xí)慣，為什么函數(shù)在定義前需要再單獨聲明一下呢？我直接定義函數(shù)不聲明行嗎？答案肯定是不行的。

這個先聲明再使用一直是 C 語言的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)沒有為什么，這就是一個標(biāo)準(zhǔn)，但是這個標(biāo)準(zhǔn)卻是一個歷史遺留問題。

上世紀(jì) 70 年代，大部分計算機(jī)內(nèi)存很小，處理速度也比較差，所以導(dǎo)致代碼的運(yùn)行>時間很長，效率很差，這時候進(jìn)行我們就需要考慮內(nèi)存占用和編譯時間的問題。因為 C 語言開發(fā)的比較早，而且 C 又是和硬件直接打交道的，所以提前聲明一下函數(shù)能夠提前分配內(nèi)存空間，提升效率。說白了還是效率問題。

還有為什么 C 語言不選擇采用預(yù)編譯一下呢？

參考自 https://www.zhihu.com/question/20567689

首先，C語言出現(xiàn)的很早，那時候編譯器也是一個很復(fù)雜的東西，當(dāng)時計算機(jī)的內(nèi)存、外存都很小，編譯器做的太大也是一個麻煩的事情，所以事先聲明就成為一種規(guī)范，保留下來，目的是為了讓編譯器更簡單，雖然這一切已經(jīng)很過時了。

其次，預(yù)編譯的成本很高，與腳本語言、解釋語言不同，C語言項目的規(guī)?？梢院艽?，比如操作系統(tǒng)一級的C語言工程，其源文件有幾萬個，涉及全局符號幾十萬個，這樣規(guī)模的項目預(yù)編譯一次的負(fù)擔(dān)是很高的，如果是整個項目完全掃描一遍，遍歷所有全局符號，再進(jìn)行真正的編譯，估計很多碼農(nóng)都會瘋了，等待時間會特別長。

再次，C語言是一種靜態(tài)鏈接的語言，如果一個項目被設(shè)計成只編譯，不鏈接的方式，比如有些庫就會被設(shè)計成這樣，有些合作開發(fā)的項目里，組員之間有時候也只提供obj文件，那么某些全局符號可能就不包含在現(xiàn)有的代碼里，那么預(yù)搜索就一定找不到某些符號，那么該怎么辦？如果不提供聲明，這個代碼就沒辦法編譯了。

基于以上幾點考慮，所以C語言才設(shè)計成這樣，對于開發(fā)者而言，不算友好，但也不算很糟糕，甚至在某些方面是有好處的。

對于一個函數(shù)來說，它的最終目的就是通過一系列的邏輯處理獲得我們想要的結(jié)果，邏輯處理離不開各種程序控制語句，比如說 While 、for、do while 等，下面我們就要來討論一下這些程序控制語句。

程序控制語句

在有些時候的某些程序可能會重復(fù)做一件事情，就應(yīng)該讓計算機(jī)做這些重復(fù)性的工作，這才是我們需要計算機(jī)的意義。畢竟，需要重復(fù)計算是使用計算機(jī)的主要原因。

C 語言中有很多用于重復(fù)計算的方法，我們下面先來介紹其中的一種 --- while 循環(huán)。

while 循環(huán)

下面我們通過一段代碼來看一下 while 循環(huán)的使用。

#include
intmain()
{
inti=1;
while(i<=?10)
{
printf("%d
",i);
i++;
}
return0;
}

這段代碼首先聲明了一個 i 變量，然后使用了 while 循環(huán)來判斷 i 的值，當(dāng) i 的值 <= 10 的時候，就會執(zhí)行 while 中的循環(huán)邏輯，否則即 i > 10 就會直接跳過循環(huán)，不會輸出任何結(jié)果就直接返回 0 。

如果 i 的值在 10 以內(nèi)，就會循環(huán)打印出來 i 的值。這就是 while 循環(huán)的作用。

用通俗易懂的語句來描述 while 循環(huán)：當(dāng)某個判斷條件為 true 的時候，循環(huán)執(zhí)行 while 中的代碼塊。

流程圖如下：

在 while 循環(huán)中的一個關(guān)鍵點就是進(jìn)入 while 循環(huán)的判斷，上面代碼就是判斷 i <= 10 ，這個表達(dá)式是關(guān)系運(yùn)算符的一種。

while循環(huán)經(jīng)常依賴測試表達(dá)式作比較，這樣的表達(dá)式被稱為關(guān)系表達(dá)式，出現(xiàn)在關(guān)系表達(dá)式中間的運(yùn)算符叫做關(guān)系運(yùn)算符，下表是我們經(jīng)常使用到的關(guān)系運(yùn)算符。

運(yùn)算符	說明
<	小于
<=	小于或等于
==	等于
>=	大于或等于
>	大于
!=	不等于

這些運(yùn)算符會不單單會出現(xiàn)在 while 循環(huán)中，實際上任何邏輯控制語句都會使用到這幾種運(yùn)算符。

這里需要說明一點，不能用關(guān)系運(yùn)算符來比較字符串，比如 ch != '@' 。

雖然關(guān)系運(yùn)算符可以用來比較浮點數(shù)，但是要注意：比較浮點數(shù)時，盡量只使用 < 和 > 。因為浮點數(shù)的舍入誤差會導(dǎo)致在邏輯上應(yīng)該相等的兩數(shù)卻不相等。例如，3乘以1/3的積是1.0。如果用把1/3表示成小數(shù)點后面6位數(shù)字，乘積則是 .999999，不等于 1。

for 循環(huán)

for 循環(huán)一個非常明顯的特征就是把三個行為組合在一處，也就是初始化、判斷、更新，如下代碼所示。

#include
intmain()
{
for(inti=1;i<=?10;i++){
printf("%d
",i);
}
return0;
}

可以看到，上面代碼中 for 循環(huán)分別做了三件事情，每個表達(dá)式用 ; 進(jìn)行分隔。

• int i = 0 相當(dāng)于是對 i 進(jìn)行初始化操作；
• i <= 10 相當(dāng)于對 i 進(jìn)行一個邏輯判斷，邏輯判斷是判斷是否進(jìn)行下一次循環(huán)的關(guān)鍵。
• i++ 相當(dāng)于是更新 i 的值。

for 循環(huán)的一般形式定義如下：

for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)
{
語句;
}

這里要注意的是，表達(dá)式 1 只在循環(huán)開始時執(zhí)行一次，而表達(dá)式 3 是循環(huán)結(jié)束后再執(zhí)行。表達(dá)式 2 可以省略，省略后默認(rèn)值為 1，則判斷為真，for 循環(huán)就會成為一個死循環(huán)。

for 循環(huán)的流程圖如下

do while 循環(huán)

一般來說，循環(huán)的方式可以分為兩種：入口循環(huán)和出口循環(huán)，什么意思呢？入口循環(huán)是先進(jìn)行循環(huán)，再執(zhí)行每次循環(huán)要做的事情，比如上面的 while 循環(huán)、for 循環(huán)，他們都是先進(jìn)行判斷是否需要進(jìn)行下一次循環(huán)，如果需要的話，才會打印出 i 的值，這就是入口循環(huán)。

而出口循環(huán)則是要先執(zhí)行代碼，再判斷是否要進(jìn)行下一次循環(huán)，即在循環(huán)的每次迭代之后檢查測試條件，這保證了至少執(zhí)行循環(huán)體中的內(nèi)容一次，典型的出口循環(huán)就是 do ... while。

我們把上面的代碼進(jìn)行修改：

#include
intmain()
{
inti=1;
do{
printf("%d
",i);
i++;
}while(i<=?10);

return0;
}

從輸出結(jié)果可以看到，do while 循環(huán)在執(zhí)行完循環(huán)體后才執(zhí)行測試條件，所以 do ... while 循環(huán)至少執(zhí)行循環(huán)體一次，而 for 循環(huán)和 while 循環(huán)在執(zhí)行循環(huán)體之前先執(zhí)行測試條件，do ... while 的一般形式如下

do
代碼
while(表達(dá)式);

do ... while 循環(huán)的流程圖如下

到現(xiàn)在為止， C 語言中的程序控制語句我們都了解了，那么該如何進(jìn)行選擇呢？

實際上上面我們已經(jīng)稍微討論了一下如何選擇的問題了。

while 循環(huán)和 for 循環(huán)很類似，這兩類循環(huán)都是先進(jìn)行一次循環(huán)條件的判斷，然后再執(zhí)行具體的循環(huán)體操作，只要一次循環(huán)條件不滿足則一次都不會執(zhí)行；而 do ... while 循環(huán)會至少先進(jìn)行一次循環(huán)，然后才會執(zhí)行循環(huán)判斷。

一般來說，使用 for 循環(huán)的場景比較多，因為 for 循環(huán)形式更加簡潔，而且在 for 循環(huán)中，變量和判斷以及更新的作用域都在循環(huán)體內(nèi)，不會有其他外部代碼來修改這些變量，更可控，在 while 和 do ... while 循環(huán)中，變量的更新不可控，而且代碼也沒有 for 循環(huán)可讀性強(qiáng)。

break 和 continue

break 和 continue 相當(dāng)于是循環(huán)體內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)者的這樣一個角色，有了這兩個角色存在，循環(huán)體內(nèi)的代碼會根據(jù)這兩個關(guān)鍵字來判斷是中斷循環(huán)還是執(zhí)行下一次循環(huán)。

C 語言中的 break 有兩種用法：

• 一種用法是用在循環(huán)體中，當(dāng) break 出現(xiàn)在循環(huán)體中時，會中斷這個循環(huán)。
• 一種用法是用在 switch 語句中，用作中斷這個 switch 語句的 case 條件。

break 用于中斷循環(huán)：如下代碼所示

#include

intmain(void)
{
for(inti=1;i<=?10;i++){
if(i==5){
break;
}
printf("i的值=%d
",i);
}

return0;
}

輸出的結(jié)果是 i 的值 = 1 - 4， 當(dāng) i == 5 時，會進(jìn)入到 if 判斷中，if 判斷會直接觸發(fā) break，break 用于跳出當(dāng)前循環(huán)，當(dāng)前是 for 循環(huán)，所以 break 會直接跳到 for 循環(huán)外面，也就是直接 return ，不會再打印 i 的值。

continue 關(guān)鍵字用于跳過當(dāng)前循環(huán)，執(zhí)行下一次循環(huán)，它和 break 很相似但是有著本質(zhì)的區(qū)別，break 是跳出循環(huán)，continue 是執(zhí)行下一次循環(huán)，我們同樣拿這個代碼來說明，只需要把上面的 break 改成 continue 即可。

#include

intmain(void)
{
for(inti=1;i<=?10;i++){
if(i==5){
continue;
}
printf("i的值=%d
",i);
}

return0;
}

（這段代碼的輸出結(jié)果會輸出出 i = 5 以外的值）

從輸出結(jié)果可以看出，只有 i = 5 的值沒有輸出，這也就是說，當(dāng)代碼執(zhí)行到 i == 5 的時候，會進(jìn)行 continue 繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前循環(huán)，從而跳過這次循環(huán)后面的代碼，如下圖所示。

總結(jié)

這篇文章我主要和你聊了聊 C 語言中的函數(shù)，函數(shù)定義、函數(shù)返回值、參數(shù)以及程序控制流程中的三類循環(huán)的特點以及選型，最后又介紹了一下 break 和 continue 的作用。

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