函数
一、函数概念
1.函数介绍
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。
函数允许我们将代码逻辑组织成独立的单元，从而提高了代码的可读性、可维护性和重用性。
2.函数的作用
- 封装功能，将一个完整的功能封装成函数，提高代码的结构化和复用性。
- 代码模块化，将程序按照功能拆分成若干模块单元,有助于降低复杂度。
- 增强可维护性，如果需要修改某项功能，只需要调整对应的函数代码。
- 隔离细节，通过函数调用可以隐藏实现细节，只关心输入输出。
3.函数的分类
C语言中，从使用的角度分为两种：
- 库函数，也称为标准函数，是由C系统提供的，用户不必自己定义。
- 自定义函数，解决具体需求而自己定义的函数，需先定义再使用。
二、函数基本语法
1.函数的组成部分
返回类型 函数名（参数列表）
{
函数体语句1;
函数体语句2;
… 函数体语句n;
return 返回值;
}
- 函数名：函数被调用时使用的名字，函数名要符合标识符规范。
- 函数体：函数中所包含的代码块，用于实现函数的具体功能和操作。
- 参数：用于接收调用函数时传递进来的值。
- 返回值：函数执行完毕后，从函数传回到调用点的值，返回值的类型要与函数名前面的返回类型对应。不写返回值，则返回不确定数。
- 返回类型：返回类型默认不写为int，没有返回值写 void。
2.函数的参数
函数的参数分为形参与实参：
- 形参：在定义函数时，函数名后面括号()中声明的变量称为形式参数，简称形参。
- 实参： 在调用函数时，函数名后面括号()中的使用的常量、变量、表达式称为实际参数，简称实参。
注意：实参的数量要与形参的数量一致，否则报错。
型参为数组时，其实际为指针！（长度为8）
void sum(int arr[])
{
int size = sizeof arr;//不管数组多长，永远为8
}
所以传数组参数时，一定要传数组长度！
三、主函数
主函数是程序的入口函数，即所有的程序一定要包含一个主函数，程序总是从这个函数开始执行，如果没有该函数，程序就无法启动。
主函数中可以调用其它函数，但其它函数不能反过来调用主函数，主函数也不能调用自己。
主函数返回值
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。默认情况下，如果主函数里面省略return 0 这一行，编译器会自动加上。
主函数参数
主函数的声明中可以带有两个参数，格式如下：
int main(int argc, char *argv[])
{
// 函数体
}
- 形参argc，全称是argument count，表示传给程序的参数个数，其值至少是1；
- 而argv，全称是argument value，argv[]是一个指针数组，数组的每个元素都是字符串。
我们创建一个名为 demo.c 的源文件，代码如下：
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("argc = %d\n", argc);
// 函数体
for (int i = 0; i < argc; i++)
{
printf("%s\n", argv[i]);
}
return 0;
}
在 demo.c 所在的目录下打开命令行工具，使用 gcc 命令进行编译，如下所示：
四、函数原型
默认情况下，函数必须先声明，后使用。由于程序总是先运行main() 函数，导致所有其它函数都必须在main() 函数之前声明。
如果想将函数声明写在后面，可以在程序开头处给出函数原型。函数原型，就是提前告诉编译器，每个函数的返回类型和参数类型。其它信息都不需要，也不用包括函数体，具体的函数实现可以后面再补上。
#include <stdio.h>
// 使用函数原型进行声明
int twice(int);
// 主函数
int main()
{
printf("%d\n", twice(100));
return 0;
}
// 函数定义
int twice(int num)
{
return 2 * num;
}
五、作用域
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。
1.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。
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。
#include <stdio.h>
int a = 1;//全局变量
int main()
{
printf("%d", a);
}
2.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。
对于全局变量，如果没有显式指定初始值，它们的值为随机的。
3.块级作用域
块级作用域是C99标准引入的概念，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，它们也可以被称为局部作用域。
4.作用域和内存
- 栈区域：局部变量、局部数组等通常存储在栈（Stack）区，这些局部数据的内存分配和释放是自动管理的，当函数返回或块级作用域结束时，这些变量的内存会被自动释放。
- 全局静态区域：全局变量、全局数组等存储在全局静态区，这些全局的数据在程序的整个生命周期内都存在，它们在程序启动时被分配，在程序结束时才被释放。
六、static和extern
- static关键字用于修饰变量和函数，可以控制变量和函数的作用范围和生命周期。
- extern关键字用于声明外部链接（本文件之外定义的变量和函数）。
①静态局部变量
- 作用域仍是所在函数或代码块。
- 存储在内存的静态区。
- 生命周期延长至程序结束（下次调用函数略过重新定义）。
- 不显示初始化赋值，系统自动初始化为0。
②静态全局变量
和全局变量特性基本一致，唯一区别是静态全局变量仅对当前文件可见，不能被其他文件访问。
③extern
用于声明外部链接。对于外部定义的变量和函数，通过extern声明后就可以使用。
#include <stdio.h>
extern int num;//外部的num变量
extern int sum(int, int);//外部的函数
int main()
{
printf("%d", num);//使用外部的变量
}
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 |
七、递归函数
一个函数体内又调用函数自己，就称为递归函数。
递归函数成功执行必须满足两个条件：
- 必须有一个明显的结束条件
- 必须有一个趋近于结束条件的趋势。
八、常用系统函数
1.字符串相关函数
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.日期相关函数
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.数学相关函数
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 |
以上函数参数和返回的都是 double 类型
