超详细，让你C语言成功入门（三）——函数

目录

• 函数
• • 函数是什么？
  • 函数的分类
  • • 1.库函数
    • 2.自定义函数
  • 函数的参数
  • • 1.实际参数（实参）
    • 2.形式参数（形参）
    • 3.实参与形参的关系
  • 函数的调用
  • • 1.传值调用
    • 2.传址调用
  • 函数的嵌套调用和链式访问
  • • 1.嵌套调用
    • 2.链式访问
  • 函数的声明和定义
  • • 1.函数的声明
    • 2.函数的定义
  • 函数递归
  • • 1.什么是递归？
    • 2.递归的两个必要条件
    • 3.递归与迭代
    • • 递归
      • 迭代（非递归）

函数 函数是什么？

函数是完成特定功能的独立程序代码单元，在维基百科中对函数的定义是：子函数。

▶ 在计算机科学中，子程序（英语：Subroutine, procedure, function, routine, method, subprogram, callable unit），是一个大型程序中的某部分代码， 由一个或多个语句块组成。它负责完成某项特定任务，而且相较于其他代 码，具备相对的独立性。
▶ 一般会有输入参数并有返回值，提供对过程的封装和细节的隐藏。这些代码通常被集成为软件库。

函数的分类 1.库函数

库函数是由系统系统提供，用户不必自己定义，可以直接使用的。作用是：支持可移植性和提高程序的效率，方便程序员进行软件开发。

这里Audery提供几个查询库函数的工具。

MSDN(Microsoft Developer Network)
www.cplusplus.com
http://en.cppreference.com（英文版）
http://zh.cppreference.com（中文版）

我们用 www.cplusplus.com来做简单展示。

Audery在这里不建议使用中文翻译，因为像 int 、void 等被翻译后不便于理解。

简单的总结，C语言常用的库函数都有：
> IO函数
> 字符串 *** 作函数
> 字符 *** 作函数
> 内存 *** 作函数
> 时间/日期函数
> 数学函数
> 其他库函数

我们就一两个函数为例来学习怎么使用库函数。

我们前文所讲的 printf、scanf 等函数都是库函数，我们在使用库函数时，必须包含 #include 对应的头文件。

例如：
strcpy的头文件是#include

//for example
#include 
#include //是strcpy函数的头文件

int main ()
{
  char str1[]="Sample string";//定义了一个一维数组str1，并进行了初始化
  char str2[40];//定义一个一维数组str2
  char str3[40];//定义一个一维数组str3
  strcpy (str2,str1);//调用函数，将str1中的数据复制到str2中
  strcpy (str3,"copy successful");//将字符串copy successful复制到str3中
  printf ("str1: %s\nstr2: %s\nstr3:%s\n",str1,str2,str3);
  //每一行分别打印str1，str2，str3的数据
  return 0;
}

2.自定义函数

如果库函数能干所有的事情，那还要程序员干什么？
所以更加重要的是自定义函数。

自定义函数和库函数一样，有函数名，返回值类型和函数参数。

但是不一样的是这些都是我们自己来设计。这给程序员一个很大的发挥空间。

函数定义的一般形式：

函数返回类型 函数名 （函数参数）
{
函数体
}

void ，表示没有函数返回值，参数列表为空时，也可用 void 表示。
char ，表示返回的是字符类型的值。
int ，表示返回的是整型值。

诸如此类，还有很多类型，就不做一一举例了。

函数体包括声明部分和语句部分。函数体可以为空，表示这是一个空函数，不执行任何 *** 作。

即使是空函数，两个花括号也不可省略。

我们举一个例子：

写一个函数可以找出两个整数中的最大值。

再举个例子：

写一个函数可以交换两个整形变量的内容。

这里，我们定义了一个交换函数Swap1，但是该函数并没有达到交换的目的。

这是为什么呢？

这就是我们接下来要讲的函数的参数。

函数的参数 1.实际参数（实参）

真实传给函数的参数，叫实参。实参可以是：常量、变量、表达式、函数等。
无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。

2.形式参数（形参）

形式参数是指函数名后括号中的变量，因为形式参数只有在函数被调用的过程中才实例化（分配内存单元），所以叫形式参数。
形式参数当函数调用完成之后就自动销毁了。因此形式参数只在函数中有效。

3.实参与形参的关系

当实参传递给形参的时候，形参是实参的一份临时拷贝。

对形参的修改不能改变实参。

知道了它两的关系，那我们可将上一个代码稍作修改。

在调用Swap2函数后，我们a，b的值确实达到了交换的目的。

我们将实参与形参联系起来的关键就是地址。
我们把实参的地址传给形参，形参用指针接收。

函数的调用 1.传值调用

函数的形参和实参分别占有不同内存块，对形参的修改不会影响实参。

2.传址调用

传址调用是把函数外部创建变量的内存地址传递给函数参数的一种调用函数的方式。

这种传参方式可以让函数和函数外边的变量建立起真正的联系，也就是函数内部可以直接 *** 作函数外部的变量。

函数的嵌套调用和链式访问

函数和函数之间可以根据实际的需求进行组合的，也就是互相调用的。

1.嵌套调用

函数可以嵌套调用，但是不能嵌套定义。

2.链式访问

#include 
int main()
{
    printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
    return 0;
}

运行结果：
4321

注：printf函数的返回值是打印在屏幕上字符的个数。

函数的声明和定义 1.函数的声明

1. 告诉编译器有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。但是具体是不是存在，函数声明决定不了。
2. 函数的声明一般出现在函数的使用之前。要满足先声明后使用。
3. 函数的声明一般要放在头文件中的。

函数的声明

int Add(int x,int y);

2.函数的定义

函数定义的一般形式：

函数返回类型 函数名 （函数参数）
{
函数体
}

//函数的定义
int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}

函数递归 1.什么是递归？

程序调用自身的编程技巧称为递归（ recursion）。
递归做为一种算法在程序设计语言中广泛应用。
一个过程或函数在其定义或说明中有直接或间接调用自身的一种方法，它通常把一个大型复杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解，
递归策略
只需少量的程序就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。
递归的主要思考方式在于：把大事化小

2.递归的两个必要条件

1.存在限制条件，当满足这个限制条件的时候，递归便不再继续。
2.每次递归调用之后越来越接近这个限制条件。

3.递归与迭代 递归

用递归计算 n！

思路：

代码实现：

是不是还有些云里雾里的？

没关系，我们来画图！画图十分利于我们理解代码。Audery很推荐各位去画图理解自己看不懂的代码。

画的不是很好，各位友友们可以自己尝试去画。

但是我们发现有问题。
使用 Fun 函数求10000的阶乘时（不考虑结果的正确性），程序会崩溃。

为什么呢？

在调试 Fun 函数的时候，如果你的参数比较大，那就会报错： stack overflow（栈溢出）这样的信息。

系统分配给程序的栈空间是有限的，但是如果出现了死循环，或者（死递归），这样有可能导致一直开辟栈空间，最终产生栈空间耗尽的情况，这样的现象我们称为栈溢出。

那如何解决上述的问题？

1. 将递归改写成非递归。
2. 使用static对象替代 nonstatic 局部对象。
   在递归函数设计中，可以使用 static 对象替代 nonstatic 局部对象（即栈对象），这不仅可以减少每次递归调用和返回时产生和释放 nonstatic 对象的开销，而且 static 对象还可以保存递归调用的中间状态，并且可为 各个调用层所访问。

迭代（非递归）

非递归，即用循环的方式来实现递归的作用。

与 n! 相似的还有斐波那契数，大家可以自行研究，整体的思路是一致的。