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C语言函数声明以及函数原型

C语言代码由上到下依次执行,原则上函数定义要出现在函数调用之前,否则就会报错。但在实际开发中,经常会在函数定义之前使用它们,这个时候就需要提前声明。

所谓声明(Declaration),就是告诉编译器我要使用这个函数,你现在没有找到它的定义不要紧,请不要报错,稍后我会把定义补上。

函数声明的格式非常简单,相当于去掉函数定义中的函数体,并在最后加上分号;,如下所示:

dataType  functionName( dataType1 param1, dataType2 param2 ... );

也可以不写形参,只写数据类型:

dataType  functionName( dataType1, dataType2 ... );

函数声明给出了函数名、返回值类型、参数列表(重点是参数类型)等与该函数有关的信息,称为函数原型(Function Prototype。函数原型的作用是告诉编译器与该函数有关的信息,让编译器知道函数的存在,以及存在的形式,即使函数暂时没有定义,编译器也知道如何使用它。

有了函数声明,函数定义就可以出现在任何地方了,甚至是其他文件、静态链接库、动态链接库等。

【实例1】定义一个函数 sum(),计算从 m 加到 n 的和,并将 sum() 的定义放到 main() 后面。
#include <stdio.h>

//函数声明
int sum(int m, int n);  //也可以写作int sum(int, int);

int main(){
    int begin = 5, end = 86;
    int result = sum(begin, end);
    printf("The sum from %d to %d is %d\n", begin, end, result);
    return 0;
}

//函数定义
int sum(int m, int n){
    int i, sum=0;
    for(i=m; i<=n; i++){
        sum+=i;
    }
    return sum;
}
我们在 main() 函数中调用了 sum() 函数,编译器在它前面虽然没有发现函数定义,但是发现了函数声明,这样编译器就知道函数怎么使用了,至于函数体到底是什么,暂时可以不用操心,后续再把函数体补上就行。

【实例2】定义两个函数,计算1! + 2! + 3! + ... + (n-1)! + n!的和。
#include <stdio.h>

// 函数声明部分
long factorial(int n);  //也可以写作 long factorial(int);
long sum(long n);  //也可以写作 long sum(long);

int main(){
    printf("1!+2!+...+9!+10! = %ld\n", sum(10));
    return 0;
}

//函数定义部分
//求阶乘
long factorial(int n){
    int i;
    long result=1;
    for(i=1; i<=n; i++){
        result *= i;
    }
    return result;
}

// 求累加的和
long sum(long n){
    int i;
    long result = 0;
    for(i=1; i<=n; i++){
        result += factorial(i);
    }
    return result;
}
运行结果:
1!+2!+...+9!+10! = 4037913

初学者编写的代码都比较简单,顶多几百行,完全可以放在一个源文件中。对于单个源文件的程序,通常是将函数定义放到 main() 的后面,将函数声明放到 main() 的前面,这样就使得代码结构清晰明了,主次分明。

使用者往往只关心函数的功能和函数的调用形式,很少关心函数的实现细节,将函数定义放在最后,就是尽量屏蔽不重要的信息,凸显关键的信息。将函数声明放到 main() 的前面,在定义函数时也不用关注它们的调用顺序了,哪个函数先定义,哪个函数后定义,都无所谓了。

然而在实际开发中,往往都是几千行、上万行、百万行的代码,将这些代码都放在一个源文件中简直是灾难,不但检索麻烦,而且打开文件也很慢,所以必须将这些代码分散到多个文件中。对于多个文件的程序,通常是将函数定义放到源文件(.c文件)中,将函数的声明放到头文件(.h文件)中,使用函数时引入对应的头文件就可以,编译器会在链接阶段找到函数体。

前面我们在使用 printf()、puts()、scanf() 等函数时引入了 stdio.h 头文件,很多初学者认为 stdio.h 中包含了函数定义(也就是函数体),只要有了头文件就能运行,其实不然,头文件中包含的都是函数声明,而不是函数定义,函数定义都放在了其它的源文件中,这些源文件已经提前编译好了,并以动态链接库或者静态链接库的形式存在,只有头文件没有系统库的话,在链接阶段就会报错,程序根本不能运行。

关于编译链接的原理,以及如果将代码分散到多个文件中,我们将在《C语言多文件编程》专题中详细讲解。

除了函数,变量也有定义和声明之分。实际开发过程中,变量定义需要放在源文件(.c文件)中,变量声明需要放在头文件(.h文件)中,在链接程序时会将它们对应起来,这些我们也将在《C语言多文件编程》专题中详细讲解。

学完《C语言多文件编程》,你对C语言的认识将会有质的提升,瞬间豁然开朗,轻松超越 90% 的C语言程序员。

函数参考手册

最后再补充一点,函数原型给出了使用该函数的所有细节,当我们不知道如何使用某个函数时,需要查找的是它的原型,而不是它的定义,我们往往不关心它的实现。

www.cplusplus.com 是一个非常给力的网站,它提供了所有C语言标准函数的原型,并给出了详细的介绍和使用示例,可以作为一部权威的参考手册。

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