115.C语言_函数

第六章函数

6.1 函数概述
- 定义
  - 函数：是具有一定功能的一个程序块；是C语言的基本组成单位。
  - 在前面各章的例子及读者自己编写的C语言程序中都用到了以“main“开头的主函数，并且在程序中频繁地调用了C语言提供的用于输入输出的库函数( scanf( )和printf( )函数)。
  - 函数是Ｃ源程序的基本模块，通过对函数模块的调用实现特定的功能。
  - 一个C程序可由一个主函数和若干个其他函数构成，并且只能有一个主函数。由主函数来调用其他函数，其他子函数之间也可以互相调用。
  - C程序的执行总是从main()函数开始。调用其他函数完毕后，程序流程回到main( )函数，继续执行主函数中的其他语句，直到main( )函数结束，则整个程序的运行结束。
  - main( )函数是由系统定义的。所有的函数都是平行的，即在函数定义时它们是互相独立的，函数之间并不存在从属关系。也就是说，函数不能嵌套定义(这是与PASCAL不同的)，函数之间可以互相调用，但不允许调用main( )函数。
- 分类
  - 从用户的使用的角度看，函数有两种：
    - (1) 标准函数，即库函数。这些函数由系统提供，可以直接使用。
    - (2) 自定义的函数。用以解决用户需要时设计定义的函数。
  - 从函数的形式看，函数分为两类：
    - (1)无参函数。
    - (2)有参函数。
6.2 函数定义的一般形式
- 函数的定义
  - C语言中函数定义的一般形式如下：
    - 函数返回值的类型名函数名(类型名形式参数1，类型名形式参数2， … )
    - {
    - 说明部分;
    - 语句部分;
    - }
- 说明：
  - 函数名和各个形式参数都是由用户命名的合法标识符，与普通变量名的定义规则相同。在同一程序中，函数名必须唯一，不能出现重名的情况。形式参数名只要在同一函数中唯一即可，由于形式参数的作用域不相同，因此形式参数名可以与其他函数中的变量名同名。C语言规定，不能在一个函数内部再定义函数，也就是说函数不能嵌套定义。
  - 若在函数的首部省略了函数返回值的类型名,可以把函数首部写成:
    - 函数名(类型名形式参数1 ，类型名形式参数2 ，…，类型名　形式参数n)
  - 紧跟在函数名之后的圆括号中的内容是形式参数和类型说明表,在每个形参之前都要有类型名,以标识形式参数的类型。各形参的定义之间用逗号分隔。
    - 例如，求两整数和的函数：
      - int add(int a ,int b)
      - {
      - intt; /* 函数体中声明部分 */
      - t=a+b;
      - return t;
      - }
  - 若所定义的函数没有形参,函数名后的一对圆括号依然不能省略。本例中函数体中的语句是用来完成求和的功能。在某些情况下，函数体可以是空的,例如:
    - fun()
    - { }
    - 该函数中没有任何语句，什么工作也不做，没有任何实际作用。之所以要在主调函数上这样写，是为了表明此处要调用一个函数，而现在这个函数的具体功能可能还没有设计好，没有起作用，等以后扩充函数功能时补充上即可。
  - 在函数体中，除形参外，用到的其他变量必须在说明部分进行定义，这些变量(包括形参)只在函数被调用时才被临时分配内存单元，当退出函数时，这些临时开辟的存储单元全部被释放掉，即在该函数体内部定义的变量都将不存在。因此，这些变量只在函数体内部起作用，与其他函数体内的变量并不相关。
6.3 函数参数和函数返回值
- 6.3.1 形式参数和实际参数
  - 定义
    - 在程序中调用函数时，绝大多数情况下，主调函数和被调函数之间会发生数据传递关系,这就要用到前面提到的有参函数。在定义函数时，函数名后面括号中的变量称为“形式参数“(简称“形参“)；在主调函数中，函数名后面括号中的参数(可以是一个表达式)称为“实际参数“(简称“实参“)。
  - 说明：
    - (1)实参可以是常量、变量或表达式。
    - (2)在被定义的函数中必须指定形参类型。
    - (3)实参与形参的类型应相同或赋值相兼容。
    - (4)C语言规定，实参变量对形参变量的数据传递是“值传递“，即单向传递。只能由实参传给形参，而不能由形参返回来给实参。在内存中，实参单元与形参单元是不同的单元。
    - (5)在调用函数时，给形参分配存储单元，并将实参对应的值传递给形参。调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值。
    - （6）一定要注意参数之间的传递，实参和形参之间传数值，和传地址的差别。传数值的话，形参的变化不会改变实参的变化。传地址的话，形参的变化就会有可能改变实参的变化。
- 6.3.2 函数的返回值
  - 函数的返回值就是通过函数调用使主调函数能得到一个确定的值。函数的值通过return语句返回，return语句的形式如下：
    - return 表达式;
    - 或return(表达式);
    - 或return;
  - return 语句中的表达式的值就是所求的函数值。此表达式值的类型必须与函数首部所说明的类型一致。若类型不一致，则以函数值的类型为准，由系统自动进行转换。
    - 例如通过函数调用的方法求1到自然数n（n>1）自然数的和，有程序段如下
      - #include<stdio.h>
      - ints(int n)
      - {
      - int i,sum=0;
      - for(i=1;i<=n;i++)
      - sum+=i;
      - return sum;
      - }
      - main()
      - {
      - int n;
      - printf("input number ");
      - scanf("%d",&n);
      - n=s(n);
      - printf("1到n的和为：%d ",n);
      - }
6.4 函数的调用
- 6.4.1 函数调用的一般形式
  - 函数名(实参表列);
  - 函数的调用可以分为调用无参函数和调用有参函数两种，如果是调用无参函数，则不用“实参表列“，但括号不能省略。在调用有参函数时，若实参列表中有多个实参，各参数间用逗号隔开。实参与形参要求类型一致。
- 6.4.2 函数调用的方式
  - （1）函数语句。把函数调用做为一个语句，这时该函数只需要完成一定的操作而不必有返回值。
  - （2）函数表达式。当一个函数出现在一个表达式中，该表达式就被称为函数表达式。因为要参与表达式中的计算，所以要求该函数有一个确定的返回值提供给表达式。
  - （3）函数参数。函数调用做为一个函数的实参。
- 6.4.3 C语言中，调用函数和被调用函数之间的数据可通过3种方式进行传递。
  - (1)实参与形参之间进行数据传递。
  - (2)通过return语句把函数值返回到主调用函数中。
  - (3)通过全局变量。
- 6.4.3 函数的递归调用
- 函数的递归调用一定要记得有结束的条件
- 在调用一个函数的过程中又出现直接或间接地调用该函数本身，称为函数的递归调用。允许函数的递归调用是C语言的特点之一。
- 当一个问题在采用递归法解决时，必须符合以下3个条件：
- (1)可以把要解决的问题转化为一个新的问题。而这个新的问题的解决方法仍与原来的解决方法相同，只是所处理的对象有规律地递增或递减。
- (2)可以应用这个转化过程使问题得到解决。
- (3)必须要有一个明确的结束递归的条件。
- 当函数自己调用自己时，系统将自动把函数中当前的变量和形参暂时保留起来，在新一轮的调用过程中，系统将为本次调用的函数所用到的变量和形参，开辟新的存储单元。因此，递归调用的层次越多，同名变量所占的存储单元也就越多。当本次调用的函数运行结束时，系统将释放本次调用所占的存储单元。当程序执行的流程返回到上一层的调用点时，同时取用进入该层函数中的变量和形参所占用的存储单元中的数据。
- 例如求n!的值，有程序段如下：
  - #include<stdio.h>
  - longff(int n)
  - {
  - long f;
  - if(n<0)
  - printf("n<0,input error");
  - else if(n==0||n==1) f=1;
  - else f=ff(n-1)*n;
  - return(f);
  - }
  - main()
  - {
  - int n;
  - long y;
  - printf("请输入整数值: ");
  - scanf("%d",&n);
  - y=ff(n);
  - printf("%d!=%ld",n,y);
  - }
6.5 函数的说明
- 6.5.1 形式
  - 概念
    - C语言中，除了主函数外，对于用户定义的函数要遵循先定义后使用的规则。把函数的定义放在调用之后，应该在调用之前对函数进行说明(或函数原型说明)。
  - 函数说明的一般形式如下：
    - 类型名函数名(参数类型1 ，参数类型2 ，…，参数类型n);
      - 如
        
        intadd(int ,int );
    - 或
    - 类型名函数名(参数类型1 参数名1，参数类型2 参数名2 ，…，参数类型n 参数名n);
      - 此处的参数名完全是虚设的，它们可以是任意的用户标识符，既不必与函数首部中的形参名一致，又可以与程序中的任意用户标识符同名，实际上参数名常常省略。函数说明语句中的类型名必须与函数返回值的类型一致。
  - 函数说明可以是一条独立的语句。对函数进行说明，能使C语言的编译程序在编译时进行有效的类型检查。当调用函数时，若实参的类型与形参的类型不能赋值兼容而进行非法转换，C编译程序将会发现错误并报错；当实参的个数与形参的个数不同时，编译程序也将报错。
- 6.5.2函数说明的位置
  - 一个函数在所有函数的外部，如在被调用之前说明，则在说明后的所有位置上都可以对该函数进行调用。如在main（）函数内部进行说明，则只能在main（）函数内部才能识别。
  - 例如调用求和函数输出1到n的和值，程序段如下：
    - #include<stdio.h>
    - main()
    - {
    - int n;
    - int s(int n);
    - printf("input number ");
    - scanf("%d",&n);
    - s(n);
    - printf("n=%d ",n);
    - }
    - ints(int n)
    - {
    - int i,sum=0;
    - for(i=1;i<=n;i++)
    - sum+=i;
    - printf("1到n的和值为：%d ",n);
    - }
- 一定要有：函数名，函数的返回类型，函数的参数类型。不一定要有：形参的名称。
6.6 常用函数
- 6.6.1 字符串 <string.h>
  - 6.6.1.1 strlen 计算长度
  - 6.6.1.2 strcmp 比较
  - 6.6.1.3 strcpy 复制（不安全，越界）
  - 6.6.1.4 strcat 追加（不安全，越界）
- 6.6.2 数学函数<math.h>
  - 6.6.2.1 向上，向下取整
    - 函数名: ceil
      - 功能:向上取整
      - 用法: double ceil(double x);
    - 函数名: floor
      - 功能:向下取整
      - 用法: double floor(double x);
  - 6.6.2.2 取绝对值
    - 函数名:abs
      - 功能:返回整型数的绝对值.
      - 用法:abs(number)
      - number 参数可以是任意有效的数值表达式。如果 number 包含 Null，则返回Null；如果是未初始化变量，则返回 0.
    - 函数名:fabs
      - 功能:求浮点数x的绝对值.
      - 用法:fabs (double x);
  - 6.6.2.3 平方根
    - 函数名:sqrt
      - 功能:返回指定数字的平方根.
      - 用法:sqrt (double x);
  - 6.6.2.4 求幂
    - 函数名:exp
      - 功能:返回 e 的 n 次幂.
      - 用法:exp (double x);
    - 函数名:pow
      - 功能:返回指定数字的指定次幂.
      - 用法:pow (double x, double y);(将返回x的y次幂)
  - 6.6.2.5 取余
    - 函数名: fmod
      - 功能: 计算x对y的模, 即x/y的余数
      - 用法:double fmod(double x, double y);
  - 6.6.2.6 对数
    - 函数名:log
      - 功能: 自然对数函数ln(x)
      - 用法: double log(double x);
    - 函数名:log10
      - 功能:返回以 10 为底的对数.
      - 用法:log10(double x);
  - 6.6.2.7 三角函数：(所有参数必须为弧度)
    - sin
      - 函数声明:sin (double x);
      - 用途:用来返回给定的 X 的正弦值。
    - cos
      - 函数声明:cos (double x);
      - 用途:用来返回给定的 X 的余弦值。
    - tan
      - 函数声明:tan (double x);
      - 用途:用来返回给定的 X 的正切值。
  - 6.6.2.8 反三角函数
    - acos
      - 函数申明：acos (double x);
      - 用途:用来返回给定的 X 的反余弦函数。
    - asin
      - 函数申明：asin (double x);
      - 用途:用来返回给定的 X 的反正弦函数。
    - atan
      - 函数申明:atan (double x);
      - 用途:用来返回给定的 X 的反正切函数。
    - atan2
      - 函数声明:atan2 (double y, double x);
      - 用途：返回给定的 X 及 Y 坐标值的反正切值
  - 6.6.2.9 双曲函数
    - 函数名：cosh
      - 功能：返回指定角度的双曲余弦值.
      - 用法：Double Cosh(double x(以弧度计量的角度)) ;
    - 函数名:sinh
      - 功能:返回指定角度的双曲正弦值。
      - 用法:sinh (double x);(其中参数x必须为弧度制)
    - 函数名:tanh
      - 功能:回指定角度的双曲正切值.
      - 用法:tanh (double x);
  - 6.6.2.10 实型数分整数和小数
    - 函数名:modf
      - 功能: 把数分为整数部分和小数部分
      - 用法: double modf(doublevalue, double *iptr);
      - eg
        
        1. #include<math.h>
        
        2.
        
        3. #include<stdio.h>
        
        4.
        
        5. int main(void)
        
        6.
        
        7. {
        
        8.
        
        9. double fraction,integer;
        
        10.
        
        11. double number =100000.567;
        
        12.
        
        13. fraction =modf(number, &integer);
        
        14.
        
        15. printf("Thewhole and fractional parts of %lf are %lf and %lf ",
        
        16.
        
        17. number, integer,fraction);
        
        18.
        
        19. return 0;
        
        20.
        
        21. }
        
        The whole andfractional parts of 100000.567000 are 100000.000000 and 0.567000
  - 6.6.2.11 随机数
    - 在编程的时候需要电脑来获取一些随机的反应，这个时候我们可以使用随机数，比较常见的是 rand() 函数，它可以随机的产生 0 ~rand_max 的随机数。rand_max 是一个很大的数字，具体关系到IDE和数据类型，我们一般的需要不可能超出它的范围
    - C语言中还有一个 random() 函数可以获取随机数，但是 random() 函数不是ANSI C标准，不能在VC等编译器通过，所以比较少用。
    - eg
      - int a=rand()%10; //产生0~9的随机数，注意10会被整除
      - int a=rand()%51+13; //产生13~63的随机数
      - 产生 13~63 范围内随机数的完整代码：
        
        1.      #include <stdio.h>
        
        2.      #include <stdlib.h>
        
        3.      #include <time.h>
        
        4.      int main(){
        
        5.      int a;
        
        6.      srand((unsigned)time(NULL));
        
        7.      a=rand()%51+13;
        
        8.      printf("%d ",a);
        
        9.      return 0;
        
        10.  }
      - 下面是一个实例：
        
        1.      #include <stdio.h>
        
        2.      #include <stdlib.h>
        
        3.      int main(){
        
        4.      int a=rand();
        
        5.      printf("%d ",a);
        
        6.      return 0;
        
        7.      }
        
        编译后再运行几次，你会发现产生的随机数是相同的。实际上，rand() 函数产生的随机数是伪随机数，是根据一个数按照某个公式推算出来的，这个数我们称之为“种子”，但是这个种子在系统启动之后就是一个定值，我们需要用 srand() 来进行播种，即在int a前加一句：
        
        1.      srand((unsigned)time(NULL)); //这里利用时间进行播种，需要time.h
  - sqrt( ) fabs( ) pow( ) sin( )
- 6.6.3 malloc
  - malloc的返回类型是 void *