1、什么是函數(shù)

在數(shù)學(xué)函數(shù)是一種對(duì)應(yīng)關(guān)系，C語(yǔ)言里的函數(shù)和數(shù)學(xué)中的函數(shù)還是極其相似的

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①維基百科：子程序 - 維基百科，自由的百科全書 (shenyinjise.icu)
②子程序。是大型程序中的某部分代碼，由一個(gè)或多個(gè)語(yǔ)句組成。負(fù)責(zé)完成某項(xiàng)特定的任務(wù)，而且相較于其他代碼具有相對(duì)的獨(dú)立性。

（2）另外的補(bǔ)充說(shuō)明

C語(yǔ)言中的函數(shù)，一般會(huì)有輸入?yún)?shù)并由返回值，提供對(duì)過(guò)程的封裝和細(xì)節(jié)的隱藏，這些代碼通常集成為一個(gè)軟件庫(kù)。

2、C語(yǔ)言中函數(shù)的分類（“庫(kù)函數(shù)”和“自定義函數(shù)”） （1）庫(kù)函數(shù)

①C語(yǔ)言自帶的函數(shù)，可以直接使用，方便程序員進(jìn)行軟件開發(fā)
可以在這個(gè)網(wǎng)站里面查找： https://cplusplus.com/
或者C/C++官網(wǎng)： cppreference.com（中文版： cppreference.com）
或者使用工具M(jìn)SDN，可以離線查看，但是更新度不夠
②使用庫(kù)函數(shù)，需要包含#include對(duì)應(yīng)的頭文件
③常用的庫(kù)文件如下：

• IO函數(shù)
• 字符串操作函數(shù)
• 字符處理函數(shù)
• 內(nèi)存操作函數(shù)
• 時(shí)間/日期函數(shù)
• 數(shù)學(xué)函數(shù)
• 錯(cuò)誤消息
• 功能函數(shù)
• windows
• 其他庫(kù)函數(shù)<……>

（2）自定義函數(shù)

不可能所有的庫(kù)函數(shù)都符合我們的需求，因此我們還需要自己寫符合自己需求的函數(shù)，所以學(xué)會(huì)寫自定義函數(shù)是最為重要的！
①函數(shù)必須有這些構(gòu)成：函數(shù)的返回類型（注意這不是函數(shù)的類型）、函數(shù)名、函數(shù)參數(shù)列表、函數(shù)體
②偽代碼：函數(shù)的結(jié)構(gòu)

返回類型 函數(shù)名(參數(shù)列表)//注意返回指和參數(shù)列表可以是“空”，即void的情況
{函數(shù)體(具體代碼);
}//如果忘記寫返回類型，則默認(rèn)返回一個(gè)整數(shù)，但不寫返回類型是一個(gè)壞習(xí)慣！

③一些例子
例子1：比大小的函數(shù)

int MAX(int x, int y)//自定義“相加”函數(shù)
{return (x>y)?(x):(y);//使用了三目操作符
}
int main()//主體函數(shù)
{int num_1 = 10;
    int num_2 = 100;
    int max = MAX(num_1, num_2);
    printf("max = %d\n",max);
    return 0;
}

例子2：查找閏年

int is_leap_year(int y)//自定義“判斷是否為閏年”函數(shù)
{return ((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || y % 400 == 0;
}

int main()//主體函數(shù)
{int y = 0;
    for (y = 1000; y<= 2000; y++)
    {//判斷y是否為閏年
        //如果是閏年返回1 
        //如果不是閏年返回0
        if (is_leap_year(y))
        {printf("%d ", y);
        }
    }
    return 0;
}

④一般來(lái)說(shuō)要先在主函數(shù)（主程序）里面寫如何去用、在哪里用這個(gè)函數(shù)，再去寫自定義函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)會(huì)比較好一點(diǎn)。（這其實(shí)是TDD思想，TDD指“測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)（Test-Driven Development）”）

3、函數(shù)的參數(shù) （1）實(shí)際參數(shù)（實(shí)參）

真實(shí)傳給函數(shù)的參數(shù)，實(shí)參可以是：常量、變量、表達(dá)式、函數(shù)等。
實(shí)參在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，必須有確定的值，然后傳值給形參使用。

（2）形式參數(shù)（形參）

①簡(jiǎn)單來(lái)講就是函數(shù)定義后，函數(shù)名后面括號(hào)的內(nèi)容中的變量，只有在函數(shù)被調(diào)用的時(shí)候，實(shí)參傳值給形參時(shí)，形參才會(huì)有值（即“才會(huì)實(shí)例化“，“才會(huì)分配內(nèi)存單元”，因此就是形式上的參數(shù)）。
②更簡(jiǎn)單理解就是，“形參”是“實(shí)參”的臨時(shí)拷貝，對(duì)形參的改動(dòng)和修改是不會(huì)影響到實(shí)參的。
③如果需要通過(guò)形參來(lái)改動(dòng)實(shí)參，則不能只是傳遞值，而是應(yīng)該傳遞地址！
④另外形式參數(shù)在函數(shù)調(diào)用完后就自動(dòng)銷毀了，因此形式參數(shù)只有在函數(shù)內(nèi)部才是有效的
⑤函數(shù)中的形式參數(shù)是在棧中開辟空間的

（3）有關(guān)函數(shù)參數(shù)易錯(cuò)題

int founction((a1, a2), (a3, a4), a5, a6);//函數(shù)有幾個(gè)參數(shù)呢？

實(shí)際上應(yīng)該是4個(gè)參數(shù)，(a1, a2)和(a3, a4)是逗號(hào)表達(dá)式，他們都各有一個(gè)結(jié)果，分別為a2和a4，故實(shí)際上函數(shù)的參數(shù)為a2，a4，a5，a6四個(gè)參數(shù)

（4）函數(shù)參數(shù)個(gè)數(shù)設(shè)置得越少越好

不然用戶使用的時(shí)候，還得搞清楚每個(gè)參數(shù)的意義，并且還要輸入很多參數(shù)才能使用

4、函數(shù)的調(diào)用（使用函數(shù)交換兩個(gè)數(shù)字） （1）傳值調(diào)用

函數(shù)的形參和實(shí)參分別占有不同的內(nèi)存，對(duì)形參的修改不會(huì)影響實(shí)參。
如果寫成下面這個(gè)代碼就會(huì)交換失?。ū举|(zhì)就是形參和實(shí)參的問(wèn)題）

//一個(gè)典型的例子（寫一個(gè)錯(cuò)誤交換兩個(gè)數(shù)的函數(shù)）
void function(int a, int b)//這里自定義函數(shù)只是臨時(shí)拷貝（傳過(guò)來(lái)）num_1和num_2兩個(gè)數(shù)的值，所以下面只是x和y的值交換了，而num_1和num_2卻沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際上的交換
{int t = 0;
    t = a;
    a = b;
    b = t;
}

int main()
{int num_1 = 1;
    int num_2 = 2;
    printf("%d %d\n",num_1, num_2);
    
    function(num_1, num_2);//使用交換函數(shù)
    printf("%d %d\n", num_1, num_2);
    return 0;
}//這個(gè)函數(shù)通過(guò)編譯器的調(diào)試功能會(huì)更加清晰看到

（2）傳址調(diào)用

//一個(gè)典型的例子（寫一個(gè)正確交換兩個(gè)數(shù)的函數(shù)）
void function(int *pa, int *pb)
{int t = 0;
    t = *pa;
    *pa = *pb;
    *pb = t;
}
int main()
{int num_1 = 1;
    int num_2 = 2;
    printf("%d %d\n", num_1, num_2);
    
    function(&num_1, &num_2);//使用交換函數(shù)
    printf("%d %d\n", num_1, num_2);
    return 0;
}

總之函數(shù)的調(diào)用無(wú)論是傳值還是傳址都有利弊，看情況選擇傳值方式。從功能上傳址調(diào)用比較強(qiáng)大，但是容易出現(xiàn)更多問(wèn)題。

（3）高內(nèi)聚低耦合

函數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)該追求“高內(nèi)聚低耦合”：在函數(shù)體內(nèi)實(shí)現(xiàn)修改，盡量不要對(duì)外部產(chǎn)生影響，否則代碼不便修改

5、函數(shù)的“嵌套調(diào)用”和“鏈?zhǔn)皆L問(wèn)” （1）嵌套調(diào)用（在一個(gè)函數(shù)里調(diào)用了另一個(gè)函數(shù)）

#includevoid function_1()
{printf("aaaaa\n");
}
void function_2()
{int i = 0;
    for(i=0; i<3; i++)
    {function_1();//調(diào)用了另外一個(gè)函數(shù)
    }
}
int main()
{function_2();
    return 0;
}

注意：函數(shù)可以嵌套調(diào)用但是不能嵌套定義（一個(gè)A函數(shù)里面又定義了一個(gè)B函數(shù)，但是可以在A定義里面調(diào)用一個(gè)已經(jīng)定義好的函數(shù)B（或者B定義里面調(diào)用一個(gè)已經(jīng)定義好的函數(shù)A））

//以下“嵌套定義”是不被允許的！
返回類型 f1(參數(shù)列表)
{//一些代碼
    返回類型 f2(參數(shù)列表)
    {//一些代碼    
    }
    //一些代碼
}

（2）鏈?zhǔn)皆L問(wèn)（把一個(gè)函數(shù)的返回值作為另一個(gè)函數(shù)的參數(shù)）

//鏈?zhǔn)皆L問(wèn)例子1
#include#includeint main()
{printf("%d\n", strlen("abcd"));
    return 0;
}

//鏈?zhǔn)皆L問(wèn)例子2
#includeint main()
{printf("%d",printf("%d",printf("%d",43)));//printf返回值是讀取到字符的個(gè)數(shù)
    return 0;
}//結(jié)果為4321這四個(gè)字符，注意不是四千三百二十一，只是單純的輸出4、3、2、1這四個(gè)字符

6、函數(shù)的聲明和定義

//實(shí)際上函數(shù)的聲明和變量的聲明很像
#includeint a;變量的聲明
int main()
{printf("%d\n",a);//變量的使用
    return 0;
}
int a = 10;//變量的定義
//這種寫法也是可以正常打印出來(lái)10的

（1）函數(shù)的聲明

①是為了告訴編譯器存在一個(gè)自定義的函數(shù)，需要聲明函數(shù)的結(jié)構(gòu)
（函數(shù)名字、函數(shù)參數(shù)、返回類型）
②一般在使用函數(shù)之前聲明函數(shù)
③函數(shù)的聲明一般放在頭文件中

（2）函數(shù)的定義

交代函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方式

（3）教科書里常見(jiàn)函數(shù)聲明的使用：

#includeint Add(int x, int y);//函數(shù)的聲明

int main()
{int a = 1, b = 2;
    printf("%d", Add(a, b));//函數(shù)的使用
    return 0;
}

int Add(int x, int y)//函數(shù)的定義
{return x + y;
}
//這種寫法雖然對(duì)，但是實(shí)際情況一般不會(huì)這么寫，函數(shù)的聲明一般放在頭文件中，函數(shù)的實(shí)現(xiàn)則放到另外一個(gè)專門用來(lái)自定義函數(shù)的源文件中

（4）實(shí)際上的工程里常見(jiàn)的，函數(shù)聲明較多的寫法是：

//頭文件add.h中
#ifndef __ADD_H__
#define __ADD_H__

int Add(int x, int y);//函數(shù)的聲明

#endif

//函數(shù)定義源文件add.h
int Add(int x, int y)//函數(shù)的定義
{return x + y;
}

//程序主體文件main.h
#include#include "Add.h"
int main()//主函數(shù)
{int a = 1,b = 2;
    printf("%d", Add(a, b));//函數(shù)的使用
    return 0;
}

（5）一是適合分工、二是有保密措施（靜態(tài)庫(kù).lib的使用）

①總不可能一堆程序員擠在一個(gè)電腦屏幕上寫代碼吧？多文件使得有程序員得以有效分工，每一個(gè)程序員寫各種工作的頭文件和源文件，最后再開始整合比較好
②使用VS產(chǎn)生靜態(tài)庫(kù)詳細(xì)步驟，見(jiàn)我另外一篇博客：VS靜態(tài)庫(kù)的產(chǎn)生和使用

7、函數(shù)遞歸（遞推與回歸）

遞歸適當(dāng)使用會(huì)大大減少代碼量

（1）什么是遞歸

函數(shù)“直接”或者“間接”調(diào)用自己的一種編程技巧，它通常把一件“大事”化成“小事”來(lái)進(jìn)行求解，函數(shù)不斷遞推出去，然后再不斷地回歸，組合成“遞歸”一詞。
①最簡(jiǎn)單的遞歸

//最簡(jiǎn)單的遞歸，main函數(shù)自己調(diào)用自己
#includeint main()
{printf("abcd\n");
    main();
}//不斷打印abcd此時(shí)main將不斷消耗棧區(qū)的空間，最后棧溢出，程序崩潰

②按照順序打印一個(gè)數(shù)的每一位數(shù)字字符

#includemy_printf(unsigned int x)
{if(x >9)
    {my_printf(x / 10);
        printf("%u ", x % 10);
    }
    else
    {printf("%d ", x);
    }
}
//大事化小
//my_printf(1234)
//my_printf(123)4
//my_printf(12)34
//my_printf(1)234
int main()
{unsigned int number = 0;
    scanf("%u",&number);
    my_printf(number);
    return 0;
}

理解遞歸函數(shù)可以像上面一樣大事化小，或者是畫多個(gè)圖來(lái)理解
③自定義一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)和strlen函數(shù)一樣的功能

#includemy_strlen(const char *str)
{if(*str == '\0')
    {return 0;
    }
    else
    {return (1 + my_strlen(str+1));
    }
}

int main()
{char arr[10] = "abcdef";
    printf("%d", my_strlen(arr));

    return 0;
}

④第n個(gè)斐波那契數(shù)列（不考慮溢出的情況）

#includeint fun(int n)
{if (n<= 2)
        return 1;
    else
        return fun(n - 1) + fun(n - 2);
}
int main()
{int n = 0;
    while (scanf("%d", &n) == 1)
    {printf("第%d個(gè)斐波那契數(shù)列為%d\n", n, fun(n));
    }
    return 0;
}

⑤階乘的實(shí)現(xiàn)（不考慮溢出的情況）

#includeint fun(int n)
{if (n<= 1)
    {return 1;
    }
    else
    {return n * fun(n - 1);
    }
}
int main()
{int n = 0;
    scanf("%d", &n);
    printf("%d", fun(n));
    return 0;
}

（2）遞歸的必要條件

①存在限制條件（不能像上面main自己調(diào)用自己一樣，否則遲早棧溢出（stack overflow））讓遞歸停下
②每次遞歸都要接近這個(gè)條件，不能原封不動(dòng)
遞歸有可能大量消耗棧空間，計(jì)算量極大，有的時(shí)候反而效率低，例如：求斐波那契數(shù)列的時(shí)候求第50個(gè)數(shù)就會(huì)很吃力了，運(yùn)算時(shí)間很久

（3）迭代（循環(huán)）方式代替遞歸，斐波那契數(shù)列的另外一種寫法

#includeint function(int n)//用遞歸的方法求斐波那契數(shù)列
{int a=1;
    int b=1;
    int c=1;
    while(n >= 3)
    {c = a + b;
        a = b;
        b = c;
        n--;
    }
        return c;
}
int main()
{return 0;
}

#includeint function(int n)
{int a = 1;
    while(n >1)
    {a *= n;
        n--;    
    }
    return a;
}
int main()//利用迭代求n的階乘
{int n = 0;
    scanf("%d", &n);
    printf("%d", function(n));
    return 0;
}

（4）何時(shí)選遞歸

看情況，那種方便少缺陷就選哪種，沒(méi)必要一定要寫出遞歸（當(dāng)然遞歸能大大減少代碼量）。況且迭代（循環(huán)）的方法會(huì)更加清晰。

8、函數(shù)如何返回多個(gè)值

（1）使用多個(gè)全局變量，在函數(shù)內(nèi)部改變，則相當(dāng)于函數(shù)返回了多個(gè)值
（2）返回一個(gè)數(shù)組指針，就可以通過(guò)數(shù)組返回多個(gè)值
（3）形參使用多個(gè)指針變量，在函數(shù)體內(nèi)部解引用，改變指針指向的值
唯獨(dú)不能單用return，只能返回一個(gè)值，即一個(gè)函數(shù)只能返回單個(gè)結(jié)果，不能是多個(gè)

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