【C语言入门学习】函数的概念

前言

在数学中，函数是核心思想之一；同样，在计算机语言中，函数也是编程的核心思想。函数通过将代码结构化，帮助我们简化复杂的程序逻辑。

一、函数的定义

根据维基百科的定义：子程序，子程序是计算机程序中负责完成某项特定任务的一段代码。它由一个或多个语句块组成，相较于其他代码，具备较高的独立性。子程序通常有输入参数和返回值，提供过程的封装与细节的隐藏，且多被集成为软件库中的函数。

二、函数的分类

库函数
自定义函数

为什么需要库函数？

C语言的标准库中提供了大量的库函数，旨在减少重复编写常用功能的代码，避免重复造轮子。库函数帮助我们高效地解决常见问题，提高开发效率。

如何查找库函数？

以下是常用的库函数查询网站：

提示：cppreference 支持在 Edge 浏览器中安装插件，URL 搜索框中输入 “cc”+“空格” 可以快速查询函数的定义、使用方式及对应的封装库。

常见的库函数

IO函数：如 printf、scanf
字符串操作函数：如 strlen
字符操作函数
内存操作函数
时间/日期函数
数学函数
其他库函数

示例代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main1() {
    // 库函数的应用示例
    char arr1[20] = {0};
    char arr2[] = "hello world";

    // 字符串拷贝
    strcpy(arr1, arr2);
    printf("%s\n", arr1);

    // 设置内存块
    memset(arr1, 'x', 5);
    printf("%s\n", arr1);

    return 0;
}

在C语言中，库函数的使用需要通过 #include 指令包含相应的头文件：

#include < >：用于引用标准库头文件，路径指向编译器的标准库目录。
#include " "：用于引用自定义头文件，路径指向工程目录。

三、自定义函数

编写自定义函数可以根据具体需求设计功能，增强代码的灵活性，提升代码重用率和可读性。

函数的基本结构：

返回值类型 函数名(形参列表) {
    // 函数体
    return 返回值; // 如需要返回值
}

示例1：找出两个数中的最大值

int get_max(int x, int y) {
    int z = 0;
    if (x > y)
        z = x;
    else
        z = y;
    return z;  // 返回最大值z
}

示例2：交换两个数的值

Swap1：不通过指针交换值

void Swap1(int x, int y) {
    int temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

Swap2：通过指针交换值

void Swap2(int* pa, int* pb) {
    int temp = *pa;  // 解引用，获取pa指向的值
    *pa = *pb;       // 交换两者的值
    *pb = temp;
}

主函数示例

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;

    // 使用get_max函数获取最大值
    int max = get_max(a, b);
    printf("%d\n", max);  // 输出最大值

    // 交换两个整型变量的值
    printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
    Swap1(a, b);  // 形参不影响实参
    printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);  // 无法交换成功

    int* pa = &a;  // pa是指向a的指针
    *pa = 15;  // 通过指针修改a的值
    printf("%d\n", a);  // 输出修改后的a

    printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
    Swap2(&a, &b);  // 通过指针传递，交换值
    printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);  // 成功交换

    return 0;
}

示例1 运行结果

解释：get_max 函数正确返回了较大的数。

示例2 运行结果1

1 2	交换前：a=10 b=20 交换后：a=10 b=20

问题分析：

Swap1 函数无法成功交换两个变量的值，因为传递给函数的实参被复制为形参，函数内部修改的仅是形参，不会影响原实参。

示例2 运行结果2

1
2
3

15
交换前：a=15 b=20
交换后：a=20 b=15

问题解决：

Swap2 函数通过指针操作了实参的内存地址，从而实现了变量交换。指针使得函数可以直接操作变量的值，而不是操作拷贝的形参。

板书总结

总结

掌握库函数：养成查阅库函数文档的习惯，学会利用工具来提高编程效率。
理解形参与实参的区别：函数中的形参是实参的拷贝，改变形参不会影响实参，除非通过指针传递内存地址。
学会自定义函数：通过定义自定义函数，编写更加灵活和可维护的代码。