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什么是函数?C语言函数的概念

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从表面上看,函数在使用时必须带上括号,有必要的话还要传递参数,函数的执行结果也可以赋值给其它变量。例如,strcmp() 是一个用来比较字符串大小的函数,它的用法如下:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
    char str1[] = "http://c.biancheng.net";
    char str2[] = "http://www.baidu.com";
    //比较两个字符串大小
    int result = strcmp(str1, str2);
    printf("str1  - str2 = %d\n", result);

    return 0;
}
str1 和 str2 是传递给 strcmp() 的参数,strcmp() 的处理结果赋值给了变量 result。

我们不妨设想一下,如果没有 strcmp() 函数,要想比较两个字符串的大小该怎么写呢?请看下面的代码:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
    char str1[] = "http://c.biancheng.net";
    char str2[] = "http://www.baidu.com";
    int result, i;
    //比较两个字符串大小
    for(i=0; (result = str1[i] - str2[i]) == 0; i++){
        if(str1[i] == '\0' || str2[i] == '\0'){
            break;
        }
    }
   
    printf("str1  - str2 = %d\n", result);
    return 0;
}
比较字符串大小是常用的功能,一个程序可能会用到很多次,如果每次都写这样一段重复的代码,不但费时费力、容易出错,而且交给别人时也很麻烦,所以C语言提供了一个功能,允许我们将常用的代码以固定的格式封装(包装)成一个独立的模块,只要知道这个模块的名字就可以重复使用它,这个模块就叫做函数(Function)

函数的本质是一段可以重复使用的代码,这段代码被提前编写好了,放到了指定的文件中,使用时直接调取即可。下面我们就来演示一下如何封装 strcmp() 这个函数。
#include <stdio.h>

//将比较字符串大小的代码封装成函数,并命名为strcmp_alias
int strcmp_alias(char *s1, char *s2){
    int i, result;
    for(i=0; (result = s1[i] - s2[i]) == 0; i++){
        if(s1[i] == '\0' || s2[i] == '\0'){
            break;
        }
    }
   
    return result;
}

int main(){
    char str1[] = "http://c.biancheng.net";
    char str2[] = "http://www.baidu.com";
    char str3[] = "http://data.biancheng.net";
    //重复使用strcmp_alias()函数
    int result_1_2 = strcmp_alias(str1, str2);
    int result_1_3 = strcmp_alias(str1, str3);
    printf("str1  - str2 = %d\n", result_1_2);
    printf("str1  - str3 = %d\n", result_1_3);

    return 0;
}
为了避免与原有的 strcmp 产生命名冲突,我将新函数命名为 strcmp_alias。

这是我们自己编写的函数,放在了当前源文件中(函数封装和函数使用在同一个源文件中),所以不需要引入头文件;而C语言自带的 strcmp() 放在了其它的源文件中(函数封装和函数使用不在同一个源文件中),并在 string.h 头文件中告诉我们如何使用,所以我们必须引入 string.h 头文件。

我们自己编写的 strcmp_alias() 和原有的 strcmp() 在功能和格式上都是一样的,只是存放的位置不同,所以一个需要引入头文件,一个不需要引入。

本章我们重点讲解的内容就是如何将一段代码封装成函数,以及封装以后如何使用。

C语言中的函数和数学中的函数

美国人将函数称为“Function”。Function 除了有“函数”的意思,还有“功能”的意思,中国人将 Function 译为“函数”而不是“功能”,是因为C语言中的函数和数学中的函数在使用形式上有些类似,例如:
  • C语言中有 length = strlen(str)
  • 数学中有 y = f(x)

你看它们是何其相似,都是通过一定的操作或规则,由一份数据得到另一份数据。

不过从本质上看,将 Function 理解为“功能”或许更恰当,C语言中的函数往往是独立地实现了某项功能。一个程序由多个函数组成,可以理解为「一个程序由多个小的功能叠加而成」。

本教程重在实践,不咬文嚼字,不死扣概念,大家理解即可,不必在此深究。

库函数和自定义函数

C语言在发布时已经为我们封装好了很多函数,它们被分门别类地放到了不同的头文件中(暂时先这样认为),使用函数时引入对应的头文件即可。这些函数都是专家编写的,执行效率极高,并且考虑到了各种边界情况,各位读者请放心使用。

C语言自带的函数称为库函数(Library Function)库(Library)是编程中的一个基本概念,可以简单地认为它是一系列函数的集合,在磁盘上往往是一个文件夹。C语言自带的库称为标准库(Standard Library),其他公司或个人开发的库称为第三方库(Third-Party Library)
关于库的概念,我们已在《不要这样学习C语言,这是一个坑!》中进行了详细介绍。
除了库函数,我们还可以编写自己的函数,拓展程序的功能。自己编写的函数称为自定义函数。自定义函数和库函数在编写和使用方式上完全相同,只是由不同的机构来编写。

参数

函数的一个明显特征就是使用时带括号( ),有必要的话,括号中还要包含数据或变量,称为参数(Parameter)。参数是函数需要处理的数据,例如:
  • strlen(str1)用来计算字符串的长度,str1就是参数。
  • puts("C语言中文网")用来输出字符串,"C语言中文网"就是参数。

返回值

既然函数可以处理数据,那就有必要将处理结果告诉我们,所以很多函数都有返回值(Return Value)。所谓返回值,就是函数的执行结果。例如:
char str1[] = "C Language";
int len = strlen(str1);
strlen() 的处理结果是字符串 str1 的长度,是一个整数,我们通过 len 变量来接收。

函数返回值有固定的数据类型(int、char、float等),用来接收返回值的变量类型要一致。
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