05- c语言函数 (C语言)

一函数的概念

1、在程序设计过程中，为了实现某个功能需要编写多行代码，例如求一个二维数组中的最大值，如果 该功能需要被多次使用，我们可以在每次使用时将原来的代码重复编写，但是这样未免有“凑代码”的嫌疑，而且编程效率也不高。为了避免重复劳动，我们可以将这部分代码封装到一个“函数”
中，在需要使用该功能时调用封装好的函数即可。

2、函数就是 具有特殊功能的指令的集合。
3、C程序是由函数组成的，函数是 C 程序的基本模块，C程序从主函数 main() 开始执行。
4、从函数定义的角度出发，函数可以分为 库函数 和 用户自定义函数 两种。

库函数：由标准C库提供，用户不需要自己实现，在使用时直接调用即可，例如 printf、scanf函数等。
用户自定义函数：需要用户自己根据实际需求自己实现，例如比较两个整数的大小，并且求出最大值

二函数的定义

2.1 函数定义的语法规则

类型标识符 函数名 (形参列表)
{
函数体
}
说明：

类型标识符：函数返回数据的类型，支持C语言所有的数据类型
函数名：由用户定义的标识符
形参列表：函数用来接收用户所传递数据的参数，参数可以时0个也可以是多个
函数体：实现函数功能的代码块

2.2 无参函数的定义

1、函数不需要接收用户传递的数据
类型标识符函数名()
{
函数体
}
注意：形参列表为空
2、如果函数不需要返回值，”类型标识符“可以设计为 void

void func_1()
{
    printf("hello world\n");
}

3、如果函数需要返回值，返回值是什么类型”类型标识符“就是什么类型，例如：设计一个函数返
回1~100的和。

int func_2()
{
    int i, sum = 0;
    for (i = 1; i <= 100; i++)
        sum += i;
    return sum;
}

2.3 有参函数的定义

1、可以根据实际需求设计函数的形参，形参的作用就是接收用户传递的数据

类型标识符函数名(类型标识符 形参1, 类型标识符 形参2 ... )
{
函数体
}
注意：形参的数据类型及个数由实际需求而定

2、设计一个函数计算两个整数的和

void sum(int a, int b)
{
    int c = a+b;
    printf("sum: %d\n", c);
}

2.4 函数的参数和返回值

2.4.1 函数的形参和实参

1、形参出现在函数的定义中，在整个函数体中都可以访问到，离开了该函数就不能被访问了。

2、实参出现在函数调用时

3、函数调用时，将实参的值的赋值给形参

4、形参和实参有如下特点：

形参只有在函数被调用时才会被分配 内存空间
实参可以是常量、变量、表达式、函数名

2.4.2 函数的 返回值

1、函数的返回值是函数将函数体中的 执行结果返回给函数的调用者，通过 return 语句返回。

return 表达式;
或者
return (表达式);

有没有( )都是正确的，为了简明，一般也不写( )。例如：
return max;
return a+b;
return (100+200);

2、函数执行完 return 语句后，函数执行完毕（函数退出）。
3、函数的返回类型就是函数的类型。

例如：int func(){} 该函数的返回类型是int，那我们就说函数func是个 整型函数。

4、如果函数不需要返回值，函数的返回类型为void，在函数体中可以使用 "return ;" 语句退出函
数，也可以不使用“return ;”

void func_3()
{
    printf("hello\n");
    return ; //这句话也可以不写
}

5、如果函数返回的类型和return语句中表达式的值的数据类型不一致，则以函数返回类型为准，即函数返回类型决定返回值的类型。对数值型数据，可以自动进行类型转换。

double max() // 函数的返回类型为double
{
    int a = 1;
    return a;// 返回值a为int类型，会转为double类型再返回，最终返回 1.0
}

三函数的调用

1、函数在定义完以后，如果不被调用函数是不会被执行到的。
2、main函数是C程序的主函数，是会被自动执行到的，C程序中有且只有一个main函数。

3.1 无参函数的调用

1、调用方法

函数名();
或者：
变量 = 函数名();

注意：当函数有返回值时，我们可以定义一个变量来接收函数的返回值，但是定义变量的数据类型必须和函数的返回类型一致，当然我们也可以不接收函数的返回值。

2、举例

int func()
{
    return 10;
}

int main()
{
    func();
    int x = func();
    return 0;
}

3.2 有参函数的调用

1、调用方法

函数名(实参列表)
或者
变量 = 函数名(实参列表)

注意：

传递的实参是和形参一一对应的
实参的个数和形参的个数必须一致！

3.3 函数的嵌套调用

1、函数的嵌套调用：某个函数的函数体中调用了另外一个函数

void b()
{
    printf("b\n");
}

void a()
{
    printf("a\n");
    b();
}

int main()
{
    a();
    return 0;
}

执行逻辑：

3.4 函数的声明

1、在上一个例子中，如果我们将函数a和b的位置互换，我们编译程序看看会发生什么情况

void a()
{
    printf("a\n");
    b();
}

void b()
{
    printf("b\n");
}

int main()
{
    a();
    return 0;
}

我们发现编译报 warning了，意思时函数b被隐式的声明了

当然，虽然报warning了，但是代码还是能够成功编译，并且能够正常执行。但是，如果是低版本的编译器，可能会编译报错：函数b是未声明的！
注意：编译程序时要将warning当error！
为什么程序编译会报warning甚至是error呢？因为编译器在编译代码时，如果代码中有调用函数的
语句，会在该语句之前检索函数是否有被声明或者定义，如果没有则编译报warning或者error！
解决方法：

将 函数b的定义放在函数a之前
在代码的前面部分对函数b进行声明： void b();

2、函数声明语法

函数类型函数名(形参列表);
注意：
1、后面有分号 ;
2、函数声明时，函数类型（返回值类型）必须于函数实现时一致，函数名必须和函数实现时一致
3、形参列表中，可以不填写形参变量的名字，只需要填写形参的类型即可，例如：
int fun(int, float);

四局部变量和全局变量

4.1 局部变量

1、定义 在{ }内的变量，称之为局部变量。

void func()
{
    int func_x = 100; //局部变量
}

int main()
{
    int i = 10;//局部变量
    {
        int i = 100; //局部变量
        int j = 100; //局部变量
    }
    return 0;
}

2、局部变量的作用域：所在的 { } 内。

void func()
{
    int func_x = 100; //局部变量
}

int main()
{
    int i = 10;//局部变量
    {
        int i = 100; //局部变量
        printf("%d\n", i); // 100
        int j = 100; //局部变量
    }
    printf("%d\n", i); // 10
    return 0;
}

3、局部变量的生命周期：随 { } 的结束而结束

void func()
{
    int func_x = 100; //局部变量
}

int main()
{
    int i = 10;//局部变量
    {
        int i = 100; //局部变量
        printf("%d\n", i); // 100
        int j = 100; //局部变量
    }
    printf("%d\n", i); // 10
    printf("%d\n", j); //编译报错：error: 'j' undeclared
    printf("%d\n", func_x);//编译报错：error: 'func_x' undeclared
    return 0;
}

4.2 全局变量

1、定义在函数外部的变量称之为：全局变量

int cnt = 10; //全局变量

void func()
{
    int func_x = 100; //局部变量
    cnt++;
}

int main()
{
    func();
    printf("cnt: %d\n", cnt);
    return 0;
}

2、全局变量的初始化

全局变量在定义时如果不初始化，编译器会将值设置为默认值0

3、全局变量的作用域：整个程序
4、全局变量的生命周期：随程序的结束而结束

五递归函数

5.1 递归函数的定义

1、一个函数在它的 函数体内调用自身称为递归调用，这种函数称为递归函数。
2、举例

void func()
{
    func();
}

5.2 递归函数的使用

1、思考：什么时候需要使用递归函数？
在实现某个函数的过程中，某个功能的实现与本函数一样，则使用函数的递归

2、思考：如果函数的递归调用是这种模式，会出现什么情况？

注意：函数递归调用一定要有退出条件！！！

3、实例：求n的阶乘

long long factorial(int n)
{
    if (n== 1)
        return 1;
    return n*factorial(n-1);
}

4、递归函数的调用流程

逐层调用过程

逐层退出过程

5、思考：如何使用递归实现求斐波那契数列的第n项的值

int Fibonacci(int n)
{
    if ((n == 1) || (n == 0))
        return n;
    return Fibonacci(n-2) + Fibonacci(n-1);
}

6、举一反三：求斐波那契数列的前n项的和

#include<stdio.h>
//求斐波那契数列的第n项
unsigned long long fac(int n)
{
    if (n == 1)
        return 1;
    return n*fac(n-1);
}

//求斐波那契数列的前n项的和
/*
* 解题思路：前n项的和 = 第n项 + 前n-1项的和
* */
unsigned long long facSum(int n)
{
    if (n == 1 || n == 0)
        return n;
    return fac(n) + facSum(n-1);
}

int main()
{
    unsigned long long sum;
    int n;
    scanf("%d", &n);
    printf("%lld\n", facSum(n));
    return 0;
}

7、练习

有5个人坐在一起，问第5个人多少岁?他说比第4个人大2岁。问第4个人岁数，他说比第3个人
大2岁。问第3个人，又说比第2个人大2岁。问第2个人，说比第1个人大2岁。最后问第1个人,他
说是10岁。请问第5个人多大。

int age(int n)
{
    if (n == 1)
        return 10;
    return age(n-1) + 2;
}