C语言 六

函数
 函数的基本概念
 函数基本语法
 主函数
 函数原型
 作用域
 static 和 extern 关键字
 常用系统函数（标准库函数）
递归函数

11 函数

11.1 函数的基本概念

① 什么是函数

1	函数是一种可重复使用的代码块，用于执行特定的任务或操作。

② 函数的分类

1 2	1. 库函数（标准函数） 2. 自定义函数

③ 函数四要素

1. 函数名
   函数名也是标识符，需符合标识符规范。
   
2. 函数体
   函数中的代码块。
   
3. 参数
   分为形参和实参

4. 返回值
   表示函数的计算结果，定义函数的时候需要在函数名前面指定返回值的类型

11.2 函数基本语法

① 声明函数（定义函数）

返回类型 函数名(参数列表)
{
    函数体语句;
    ....
}

注意：

① 定义函数的时候，只有函数名和函数体是必须的，参数和返回值可以没有的。

② 如果函数没有返回值，函数类型使用 void

③ 如果没有参数小括号空着，多个参数使用逗号分隔。

② 调用函数

1 2	函数名(); 函数名(参数列表);

注意：

① 函数不调用不执行，调用几次就执行几次。

② 函数名+小括号是个表达式，称为函数调用表达式，表达式的值是函数的返回值。

③ 返回值

1. 使用 return 语句设置返回值，return 右边表达式的值就是该函数的返回值。
2. 没有 return 语句或 return 语句的右边是空着，本函数没有返回值。
3. 返回类型需要与 return 右边表达式的值一致，如果不一致，发生数据类型转换。
4. 函数体中一旦执行到 return 语句，该函数结束，后面语句不再执行。

④ 参数

形参：
定义函数时，所设置的参数； 是个变量，需要指定类型，命名需符合标识符规范，只能在函数体中使用。

实参：
调用函数时所给的参数，用于给形参赋值（按顺序赋值），数量需要与形参一致，实参的形式是表达式（常量、变量、表达式等）

11.3 主函数

① 主函数返回值

1	C语言约定，主函数返回值0表示运行成功，如果返回其它非零整数，就表示运行失败。

② 主函数参数（了解）

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 函数体
}

参数一：命令选项的数量
参数二：由所有命令选项组成的数组（每个元素是字符串）

注意： 程序启动的时候，系统会自动调用主函数，并向主函数传递两个实参，不论我们是否为主函数写形参，系统都会向主函数传递实参。

11.4 函数原型

1
2

1. 函数原型表示对函数的声明，可以实现在函数定义语句的前面调用该函数。
2. 函数原型需要指定返回类型、函数名、形参， 形参可以只保留类型省略名字。

11.5 作用域

① 作用域的概念

作用域用于确定在代码中某个标识符（如变量、标识符常量、数组等）的可见性和访问范围，它决定了在程序的哪些部分可以引用或访问该标识符。
作用域可以分为全局作用域、局部作用域、块级作用域。
同一个作用域中不能声明同名的标识符。

② 全局作用域

在函数和代码块（分支语句、循环语句等）以外定义的变量、标识符常量、数组等具有全局作用域，在程序的任何地方都可以被访问，通常称它们为全局变量、全局常量、全局数组等。
对于全局变量，如果没有显式指定初始值，它们将自动初始化为零值。对于全局数组，如果没有显式初始化它们，它们的元素将自动初始化为零值，字符数组，将初始化为空字符 \0。

③ 局部作用域

在函数内定义的变量、标识符常量、数组等具有局部作用域，只有在该函数内部才能被访问，通常称它们为局部变量、局部常量、局部数组等。
函数的形参也是局部变量。
与全局变量和全局数组不同，局部变量和局部数组如果没有显式初始化，它们的初始值是机器垃圾值，即系统之前分配给这块空间的值。
如果局部作用域中定义了与全局作用域中同名的标识符，优先使用本作用域中定义的数据。

④ 块级作用域

C99 标准增加的特性！

在代码块（分支语句、循环语句等）中定义的变量、标识符常量、数组等具有块级作用域，只有在该代码块内部才能被访问，代码块通常具有花括号 {} 结构。
这些被称为块级变量、块级常量、块级数组等，同时也可以被称为局部变量、局部常量、局部数组，且与函数中的局部变量、局部常量、局部数组具有相同的特性。

⑤ 标识符的查找过程

1. 当使用标识符的时候，先找所在的作用域，如果找到就使用，停止查找。
2. 如果所在作用域未定义，找上层作用域，如果找到就使用，停止查找。
3. 如果上层作用域未定义，一直向上查找，一直到全局。
4. 全局也未定义，报错！

注意： C 语言中，函数的上层作用域就是全局！与该函数在哪里调用无关！

⑤ 作用域和内存

变量（标识符常量、数组）的内存存储区域：

内存区域	存放数据
栈区（Stack）	局部变量
静态区	全局变量
堆区	…
代码区	函数体代码

标识符（变量、标识符常量、数组名等）的生命周期：

1
2
3

全局： 程序执行结束才销毁。
局部： 函数开始调用的时候创建，函数调用结束销毁； 每调用一次就创建一次。
块级： 代码块执行完毕即销毁。

11.6 static 和 extern 关键字

① 静态局部变量（标识符常量、数组）

1. 作用域范围仍然是所在的函数
2. 存储在内存的静态区
3. 生命周期延长至程序执行完毕（函数调用结束不释放，下一次调用函数不需要重新创建变量）
4. 如果不显示初始化，系统能够自动初始化为 0。

除了作用域范围，其他特性同全局变量一致！

② extern 声明其他源文件中的全局标识符

1
2
3

1. C 编译器可以将多个源文件编译成一个可执行文件， 这多个源文件属于同一个工程。
2. C 中的全局变量（全局标识符）的作用域范围是整个工程，对整个工程可见。
3. 在某个源文件中如果需要使用其他源文件中定义的全局变量（全局标识符），要使用 extern 声明一下

extern 关键字的作用： 用于声明外部全局变量（全局标识符）。

③ 静态全局变量（静态全局标识符）

1
2
3

1、 使用 static 关键字修饰的全局变量称为静态全局变量。
2、 普通全局变量对整个工程可见，其他文件中，使用extern外部声明后，可以直接使用。静态全局变量仅对当前文件可见，其他文件不可访问，其他文件中可以定义与其同名的变量，两者互不影响。
3. 静态全局变量对于需要编译多个源代码文件的程序，能够有效地降低源文件之间的耦合，避免不同文件同名变量的冲突。

④ 静态函数

特点同静态全局变量

总结

	可作用范围	是否自动初始化	内存存储区域	生命周期
局部变量	所在的函数	否	栈	函数调用结束
静态局部变量	所在的函数	是	静态区	程序执行结束
全局变量	全局(整个工程)	是	静态区	程序执行结束
静态全局变量	全局(所在源文件)	是	静态区	程序执行结束

11.7 递归函数

递归函数的概念

1	一个函数在函数体内又调用了本身，我们称为递归调用，这样的函数就是递归函数。

递归函数成功执行需满足以下两个条件：

1 2	（1）必须有一个明显的结束条件。（2）必须有一个趋近于结束条件的趋势。

11.8 常用系统函数（标准库函数）

在线手册地址： https://zh.cppreference.com/w/c/header

① 字符串函数

标准库头文件 <string.h>

函数	说明
strlen(str)	返回str的长度（size_t类型）
strcpy(str1,str2)	将str2中的字符串复制到str1中（给str1重新赋值）
strcat(str1,str2)	将 str2 中的字符串追加到 str1 后面

标准库头文件 <stdio.h>

函数	说明
sprintf()	用于将格式化数据写入字符串。相比于 printf()，多了一个参数，第一个参数是要写入的字符串，后面参数与 printf() 一致。简单地讲，sprintf() 是将内容写入字符串而不是输出。
sscanf()	用于从一个字符串中按照指定的格式提取数据。相比于 scanf()，多了一个参数，第一个参数是要提取数据的字符串，后面参数与 scanf() 一致。简单地讲，sscanf() 是从字符串中提取数据而不是从用户输入提取数据。

② 日期时间函数

标准库头文件 <time.h>

函数	说明
time（&变量）	获取当前日期赋值到变量中，该变量需是 time_t 类型
ctime（&时间值）	将时间戳转为字符串并返回，时间值需是 time_t 类型
difftime（时间值1，时间值2）	返回两个时间值的差，返回值是 double 类型，时间值需是 time_t 类型

time_t 是C语言中用于表示时间值的数据类型，它通常是一个整数类型（int ``或 long 或 long long），用于存储时间戳。

时间戳是指从1970年1月1日（通常称为UNIX纪元）零时零分零秒（UTC时间）起至某一特定时刻所经过的秒数。

③ 数学计算函数

标准库头文件 <stdio.h>

函数	说明
sqrt(x)	计算平方根
cbrt(x)	计算立方根
pow(x,y)	计算x的y次方
fabs(x)	计算x的绝对值
ceil(x)	向上取整
floor(x)	向下取整
round(x)	四舍五入取整
trunc(c)	截断小数部分