一篇文章帶你入門C語言:函數(shù)
函數(shù)
定義
程序里的函數(shù)又被叫做子程序，他作為一個(gè)大型程序的部分代碼，有一或多個(gè)語句項(xiàng)組成。函數(shù)負(fù)責(zé)完成某項(xiàng)特定任務(wù)，提供了對(duì)過程的封裝和對(duì)細(xì)節(jié)的隱藏，這樣的代碼通常會(huì)被集成為軟件庫。
特點(diǎn)：
具備相對(duì)的獨(dú)立性一般有輸入值和返回值功能單一且靈活
函數(shù)的分類有：庫函數(shù)和自定義函數(shù)。
庫函數(shù)
定義
庫函數(shù)，顧名思義，放在庫里供他人使用的函數(shù)。如打印輸出這樣的基礎(chǔ)功能，他不是業(yè)務(wù)性的代碼，在開發(fā)過程中使用率高且可移植性強(qiáng)，故C語言的基礎(chǔ)庫里提供了這樣的一系列基礎(chǔ)功能的代碼。
一般庫函數(shù)有：
IO函數(shù)（input&output）—— printf scanf getchar putchar …字符串操作函數(shù) —— strlen strcmp strcat strcpy …字符操作函數(shù) —— tolower toupper …內(nèi)存操作函數(shù) —— memcpy menset memmove memcmp …時(shí)間/日期操作函數(shù) —— time …數(shù)學(xué)函數(shù) —— sqrt abs fabs pow …其他庫函數(shù)
介紹
為了掌握庫函數(shù)的使用方法的學(xué)習(xí)，我們可以參照權(quán)威網(wǎng)站 cplusplus 的解析為樣本，一般在不同的平臺(tái)上也是大同小異。一般都是按照這樣的順序?qū)瘮?shù)進(jìn)行解析。
函數(shù)的基本信息功能描述函數(shù)參數(shù)返回值例子拓展
Example 1 strcpy
char * strcpy ( char * destination, const char * source);
當(dāng)然這里 strcpy 函數(shù)的返回值是目標(biāo)空間的首地址，故接收是也可以使用函數(shù)的返回值。
char arr1[20] = { 0 };
char arr2[] = "damn it!";
//1.
char* ret = strcpy(arr1, arr2);
printf("%s\n", ret);
//2.
printf("%s\n",strcpy(arr1, arr2));
Example 2 memset
void * ( void * ptr, int value, size_t num );
char arr[20] = "damn it!";
memset(arr, 'x', 2);
//1.
printf("%s\n", arr);
//2.
printf("%s\n", (char*)memset(arr, 'x', 2));
memset函數(shù)是以字節(jié)為單位，去修改我們的地址中的內(nèi)容。
int arr[30] = { 0 };
memset(arr, 1, 5 * sizeof(int));
這樣的話只能把整型變量中每一個(gè)字節(jié)都變成1，而若想用此法置零則是可行的。
就按照這樣的方式去讀網(wǎng)站上對(duì)函數(shù)的解析內(nèi)容。
注意
- 每次使用庫函數(shù)都有引用#include頭文件
自定義函數(shù)
定義
庫函數(shù)雖好，但不可貪杯哦~ 庫函數(shù)雖多，但是畢竟不能實(shí)現(xiàn)所有功能，所以還是需要自定義函數(shù)來滿足我們的各種各樣的需求。自定義函數(shù)和庫函數(shù)一樣，有函數(shù)名、返回類型和函數(shù)參屬，但不同的是這些都由我們自己來設(shè)計(jì)。
形式
ret_type fun_name(para1,...)
{
statment;//語句項(xiàng)
}
ret_type//返回類型
fun_name//函數(shù)名
para//參數(shù)
有了這樣的形式模板，我們就可以照葫蘆畫瓢了。
Example 1
找出兩個(gè)數(shù)的最大值
如圖所示，寫函數(shù)，函數(shù)名、參數(shù)、返回類型都要對(duì)應(yīng)。
Example 2 兩數(shù)交換
先看再程序設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行兩數(shù)交換，用醬油、醋和空瓶舉例。
先把a(bǔ)賦值給t，那么現(xiàn)在t里面存有a的值現(xiàn)在再把b賦值給a，這樣a還在t里不會(huì)被覆蓋最后把t（里的a）賦值給b，這樣就完成了a和b的互換。
void Swap1(int x, int y) {
int t = 0;
t = x;
x = y;
y = t;
}
void Swap2(int* px, int* py){
int t = 0;
t = *px;
*px = *py;
*py = t;
}
int main(){
int a = 10;
int b = 20;
Swap1(a,b);
printf("Swap1：a=%d,b=%d\n", a, b);
Swap2(&a, &b);
printf("Swap2：a=%d,b=%d\n", a, b);
return 0;
}
Swap1和Swap2那個(gè)函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的功能呢？
Swap1僅僅是把a(bǔ)和b傳值給x和y，此時(shí)去修改x和y是影響不到a和b的。
Swap2是把a(bǔ)，b的地址傳給指針變量px和py，這樣的話，再函數(shù)內(nèi)去將px和py解引用再修改，就可以指向a，b的內(nèi)容了。簡(jiǎn)而言之，通過指針指向?qū)崊⒌牡刂肥沟眯螀⑴c實(shí)參同時(shí)發(fā)生變化。
由圖可知，px和py內(nèi)部存儲(chǔ)的是變量a和b的地址，這樣對(duì)px和py解引用就可以修改a和b的值。
由右圖的監(jiān)視可看出，Swap1函數(shù)x和y確實(shí)發(fā)生了交換，但并沒有影響到a和b，Swap2函數(shù)的px、py和&a、&b是一個(gè)意思。
參數(shù)
函數(shù)參數(shù)分為實(shí)際參數(shù)和形式參數(shù)兩種，
實(shí)際參數(shù)又叫實(shí)參，實(shí)參可以是任意有確定值的形式，以便在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，將其傳給形參。形式參數(shù)又叫形參，只有當(dāng)函數(shù)調(diào)用時(shí)，他們才被分配確定值以及內(nèi)存單元，調(diào)前不存在，調(diào)后銷毀，所以形參只是形式上存在。
函數(shù)調(diào)用
1.傳值調(diào)用
形參實(shí)例化之后相當(dāng)于實(shí)參的一份臨時(shí)拷貝，并且形參和實(shí)參占用不同的內(nèi)存單元，本質(zhì)上是兩個(gè)不同的變量，形參的修改不影響實(shí)參。
2.傳址調(diào)用
將外部變量的地址傳給函數(shù)參數(shù)，這樣的調(diào)用可使函數(shù)內(nèi)外建立真正的聯(lián)系，即形參實(shí)參建立聯(lián)系。
練習(xí)
1.寫一個(gè)函數(shù)能夠判斷素?cái)?shù)
#include <math.h>
int is_prime(int n)
{
//試除法
int j = 0;
for (j = 2; j <= sqrt(n); j++)
{
if (n % j == 0)
return 0;
}
return 1;
}
函數(shù)的功能要單一且靈活，判斷素?cái)?shù)就是判斷素?cái)?shù)，打印的操作留給其他函數(shù)，這樣的話，寫出來的代碼才能夠很好的互相配合。
2.寫一個(gè)函數(shù)判斷一年是否為閏年
//是閏年返回1，不是閏年返回0
int is_leap_year(int y)
{
return (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0));
}
不可以將兩個(gè)或者的條件分開成if…else…的形式，這樣的話1200,1600,2000這樣可整除400，也可整除100的數(shù)據(jù)就在第一輪判斷就淘汰了，進(jìn)入不了第二個(gè)條件的判斷。
3.寫一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)整型有序數(shù)組的二分查找
int binary_search(char arr[], int k, int sz)
{
int left = 0;
int right = sz - 1;
while (left <= right)
{
int mid = (left+right)/2;
if (arr[mid] > k)
{
right = mid - 1;
}
else if (arr[mid] < k)
{
left = mid + 1;
}
else
return mid;
}
return -1;
}
而在主程序中是這樣的
int main()
{
char arr[20] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int key = 7;
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//計(jì)算數(shù)組元素個(gè)數(shù)
int ret = binary_search(arr, key, sz);//TDD - 測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)
//找到返回下標(biāo)0~9
//找不到返回-1
if (ret == -1)
printf("找不到\n");
else
printf("找到了，下標(biāo)為%d", ret);
return 0;
}
在主程序編寫代碼時(shí)，把binary_search函數(shù)當(dāng)成庫函數(shù)一樣寫，并將函數(shù)的實(shí)現(xiàn)邏輯實(shí)現(xiàn)規(guī)定好，最后再去寫函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
這樣的方法叫TDD(test drive develop)—測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)。
1.寫一個(gè)函數(shù)每調(diào)用一次，就將num的值加1
int Add(int num)
{
num++;
}
int main()
{
int num = 0;
num = Add(num);
return 0;
}
講到這里基本內(nèi)容就講完了，下面開始進(jìn)一步的深入。
嵌套調(diào)用
函數(shù)可不可以嵌套定義？
當(dāng)然是不可以的，函數(shù)與函數(shù)是平等的，是并列關(guān)系，不可以在任意函數(shù)（包括主函數(shù)）中定義其他函數(shù)。
但是函數(shù)是可以互相調(diào)用的。
void fun1()
{
printf("hanpidiaoyong\n");
}
void fun2()
{
fun1();
}
int main()
{
fun2();
return 0;
}
如代碼所示，main函數(shù)調(diào)用fun2函數(shù)，fun2函數(shù)又調(diào)用fun1函數(shù)，最終在屏幕上打印憨批調(diào)用字樣/[doge]。
鏈?zhǔn)皆L問
鏈?zhǔn)皆L問（chain access），顧名思義，把一個(gè)函數(shù)的返回值作為另一個(gè)函數(shù)的參數(shù)。像是用鏈子把函數(shù)首尾相連拴起來。
如：
int main()
{
printf("%d\n",strlen("abcde")); //把strlen的返回值作為printf的參數(shù)
return 0;
}
int main()
{
char arr1[20] = "xxxxxxx";
char arr2[20] = "abcde";
//strcpy(arr1,arr2);
printf("%s\n", strcpy(arr1, arr2));//strcpy函數(shù)的返回值是目標(biāo)空間首元素地址
return 0;
}
Example 1
如果覺得掌握了的話，可以看看這個(gè)經(jīng)典例子。
printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
請(qǐng)問這條語句輸出什么？
想要知道這個(gè)，那必然要先了解 printf 函數(shù)的返回值是什么，通過MSDN或者cplusplus.com網(wǎng)站去查找。
可以看到 printf 函數(shù)的返回值是打印字符的個(gè)數(shù)，如果發(fā)生錯(cuò)誤，則返回負(fù)值。（ps:scanf的返回值是輸出字符的個(gè)數(shù)）
首先可以看出第三個(gè)printf打印了43；
然后第二個(gè)printf打印了第三個(gè)printf的返回值為2；
最后第一個(gè)printf打印第二個(gè)printf的返回值1；
所以屏幕上打印了4321。
筆者良心說一句，如果學(xué)校里有人說自己C語言不錯(cuò)，那么請(qǐng)拿這題考考他。
函數(shù)聲明
代碼是從前往后執(zhí)行的，如果函數(shù)定義在后面的話，調(diào)用時(shí)便會(huì)發(fā)出警告：函數(shù)未定義，若想消除警告，我們便需要在前面聲明一下。
void test();
int main(){
test();
}
void test()
{}
定義：聲明就是把函數(shù)定義在加個(gè);，目的是告訴編譯器函數(shù)的返回類型、函數(shù)名、參數(shù)這些具體信息。
特點(diǎn)
函數(shù)的聲明一般出現(xiàn)在函數(shù)使用之前。
函數(shù)的聲明一般放在頭文件中。
在工作的時(shí)候，一般是把函數(shù)的聲明、定義和使用放在三個(gè)不同的文件內(nèi)，方便所有人協(xié)作。如：
鏈接：兩個(gè).c的源文件編譯之后，會(huì)分別生成.obj的目標(biāo)文件，然后再鏈接起來，最后生成.exe的可執(zhí)行文件。
在C語言，不提供源碼，也可以使用文件的內(nèi)容，怎么做的呢？
請(qǐng)移步至我的其他博客：關(guān)于vs2019的各種使用問題及解決方法（隨即更新）
頭文件引用
#include的預(yù)編譯指令是在預(yù)編譯階段將頭文件內(nèi)的所有內(nèi)容拷貝到源文件內(nèi)。
所以，頭文件中的內(nèi)容若是內(nèi)容重復(fù)包含則會(huì)造成效率降低。那么，怎么解決這件事呢？
- 頭文件中包含語句#pragma once使得頭文件中不會(huì)重復(fù)包含其他頭文件；
- 添加這樣的代碼，將語句包含起來。
#ifndef __ADD_H__// if not define #define __ADD_H__//define //Add函數(shù)聲明 extern int Add(int x, int y); #endif//end if
早期都是用第二種方法的，這兩種方法是完全等價(jià)的。
函數(shù)遞歸
什么叫函數(shù)遞歸呢？
程序自身調(diào)用自身的編程技巧叫遞歸。
特點(diǎn)
大型復(fù)雜問題層層轉(zhuǎn)化為小規(guī)模的問題少量程序描述除多次運(yùn)算
遞歸的思維方法在于：大事化小。
Example 1
接收一個(gè)無符號(hào)整型值，按照順序打印其每一位。如輸入：1234，輸出：1 2 3 4 .
那我們創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)叫print，若print(1234)，則剝離一位變成print(123)+4，再剝離一位成print(12)+3+4,再來一位就是print(1)+2+3+4，最后只有一位了，那就全部用printf 函數(shù)打印。如：
我們發(fā)現(xiàn)只要將數(shù)字1234模10就可以得到4，除10便可以得到123，如此模10除10循環(huán)往復(fù)，可以將1 2 3 4全部剝離出來。
//函數(shù)遞歸
void print(size_t n)
{
if (n > 9)//只有1位便不再往下進(jìn)行
{
print(n / 10);
}
printf("%d ", n%10);
}
具體流程可參考下面這張圖。
紅線部分即在返回的時(shí)候，n是本次函數(shù)n，而不是前一次調(diào)用的n。
遞歸遞歸，就是遞推加回歸。
現(xiàn)在有兩個(gè)問題
- if(n > 9)這個(gè)條件沒有行不行？沒有會(huì)怎么樣？
自然是不行的，我們?cè)谏厦娴耐频街邪l(fā)現(xiàn)，最后1<9條件不成立，就結(jié)束了遞歸，否則會(huì)永遠(yuǎn)遞歸下去，造成死循環(huán)且耗干了棧區(qū)。
- 或者是我們不論代碼的正確性，將print(n / 10)改成print(n)會(huì)怎么樣？
改成print(n)的話每次遞歸都是相同的值，遞歸也會(huì)無止境的延續(xù)下去。
這樣便引出了我們遞歸的兩個(gè)重要的必要條件：
必要條件
- 必須存在限制條件，滿足條件時(shí)，遞歸不在繼續(xù)
- 每次遞歸調(diào)用后必須越來越接近限制條件 函數(shù)棧幀
在第一個(gè)問題中，如果我們要去試驗(yàn)的話，編譯器會(huì)報(bào)出這樣的錯(cuò)誤：
Stackoverflow（棧溢出）。
內(nèi)存粗略的劃分為棧區(qū)，堆區(qū)，靜態(tài)區(qū)。
棧區(qū)主要存放：局部變量，形參（形參和局部變量差不多）動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配：malloc calloc等函數(shù)開辟空間靜態(tài)區(qū)主要存放：全局變量，static修飾的靜態(tài)變量
若是把棧區(qū)放大細(xì)看的話，如圖所示，有為main函數(shù)開辟的空間和print函數(shù)開辟的空間，為函數(shù)開辟的空間叫函數(shù)棧幀也可以叫運(yùn)行時(shí)堆棧。
程序開始執(zhí)行時(shí)開辟空間，程序結(jié)束時(shí)銷毀空間函數(shù)每調(diào)用一次就在棧上開辟一次空間，遞歸返回時(shí)，空間會(huì)被回收
Example 2
不創(chuàng)建臨時(shí)變量，實(shí)現(xiàn)Strlen函數(shù)
int my_strlen1(char* pa)
{
int count = 0;
while (*pa++ != '\0')
{//pa++;
count++;
}
return count;
}
//my_strlen求字符串長(zhǎng)度
int my_strlen(char* pa)
{
if (*pa == 0){
return 0;
}
return 1+my_strlen(pa + 1);//直接返回長(zhǎng)度
}
具體的思考方式呢，就是只要第一個(gè)字符不是0，那我們就在外面+1并且跳到下一個(gè)字符，直到找到‘\0'，那么我們返回0。
ps:
字符指針+1，向后跳一個(gè)字節(jié)
整型指針+1，向后跳四個(gè)字節(jié)
指針+1都是向后跳一個(gè)元素的地址，指針類型不同向后跳的字節(jié)也不同
函數(shù)迭代
遞歸、迭代的區(qū)別？
遞歸是重復(fù)調(diào)用函數(shù)自身實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
迭代是函數(shù)內(nèi)某段代碼實(shí)現(xiàn)循環(huán)，循環(huán)代碼中變量既參與運(yùn)算同時(shí)也保存結(jié)果，當(dāng)前保存的結(jié)果作為下一次循環(huán)計(jì)算的初始值。
遞歸循環(huán)中，遇到滿足終止條件的情況時(shí)逐層返回來結(jié)束。
迭代則使用計(jì)數(shù)器結(jié)束循環(huán)。
當(dāng)然很多情況都是多種循環(huán)混合采用，這要根據(jù)具體需求。
Example 3
求n的階乘
int fac(int n)
{
if (n <= 1)
return 1;
else
return n * fac(n - 1);
}
Example 4
求第n個(gè)斐波那契數(shù)
int fib(int n)
{
if (n <= 2)
return 1;
else
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
但是這個(gè)方法效率是非常低的，當(dāng)數(shù)字特別大時(shí)，層層拆分下來，時(shí)間效率是 O ( 2 n ) O(2^n) O(2n)。
根據(jù)公式可知，第三個(gè)斐波那契數(shù)可由前兩個(gè)得到，我們利用這個(gè)規(guī)律
int fib(int n)
{
int a = 1;
int b = 1;
int c = 1;
while (n >= 3)
{
c = a + b;
a = b;
b = c;
n--;
}
return c;
}
上一個(gè)c變成了b，上一個(gè)b變成了a。如此循環(huán)往復(fù)。
利用迭代的方式，計(jì)算一個(gè)數(shù)只需要計(jì)算n-2次，這樣的話時(shí)間復(fù)雜度就是 O ( n ) O(n) O(n)。效率大大提高。
有這兩題我們可以發(fā)現(xiàn)，什么時(shí)候用遞歸簡(jiǎn)單呢？
1.有公式有模板的時(shí)候
2.遞歸簡(jiǎn)單，非遞歸復(fù)雜的時(shí)候
3.有明顯問題的時(shí)候
學(xué)有余力的話，還可以考慮實(shí)現(xiàn)倆個(gè)經(jīng)典題目
1.漢諾塔問題
2.青蛙跳臺(tái)階問題
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望能給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！
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