第六章 函式

• 6.1 函式概述
  • 定義
    • 函式：是具有一定功能的一個程式塊；是C語言的基本組成單位。
    • 在前面各章的例子及讀者自己編寫的C語言程式中都用到了以“main“開頭的主函式，並且在程式中頻繁地呼叫了C語言提供的用於輸入輸出的庫函式( scanf( )和printf( )函式)。
    • 函式是Ｃ源程式的基本模組，通過對函式模組的呼叫實現特定的功能。
    • 一個C程式可由一個主函式和若干個其他函式構成，並且只能有一個主函式。由主函式來呼叫其他函式，其他子函式之間也可以互相呼叫。
    • C程式的執行總是從main()函式開始。呼叫其他函式完畢後，程式流程回到main( )函式，繼續執行主函式中的其他語句，直到main( )函式結束，則整個程式的執行結束。
    • main( )函式是由系統定義的。所有的函式都是平行的，即在函式定義時它們是互相獨立的，函式之間並不存在從屬關係。也就是說，函式不能巢狀定義(這是與PASCAL不同的)，函式之間可以互相呼叫，但不允許呼叫main( )函式。
  • 分類
    • 從使用者的使用的角度看，函式有兩種：
      • (1) 標準函式，即庫函式。這些函式由系統提供，可以直接使用。
      • (2) 自定義的函式。用以解決使用者需要時設計定義的函式。
    • 從函式的形式看，函式分為兩類：
      • (1)無參函式。
      • (2)有參函式。
• 6.2 函式定義的一般形式
  • 函式的定義
    • C語言中函式定義的一般形式如下：
      • 函式返回值的型別名  函式名(型別名  形式引數1，型別名  形式引數2， … )
      • {
      • 說明部分;
      • 語句部分;
      • }
  • 說明：
    • 函式名和各個形式引數都是由使用者命名的合法識別符號，與普通變數名的定義規則相同。在同一程式中，函式名必須唯一，不能出現重名的情況。形式引數名只要在同一函式中唯一即可，由於形式引數的作用域不相同，因此形式引數名可以與其他函式中的變數名同名。C語言規定，不能在一個函式內部再定義函式，也就是說函式不能巢狀定義。
    • 若在函式的首部省略了函式返回值的型別名,可以把函式首部寫成:
      • 函式名(型別名形式引數1 ，型別名 形式引數2 ，…，型別名　形式引數n)
    • 緊跟在函式名之後的圓括號中的內容是形式引數和型別說明表,在每個形參之前都要有型別名,以標識形式引數的型別。各形參的定義之間用逗號分隔。
      • 例如，求兩整數和的函式：
        • int  add(int a ,int b)
        • {
        • intt;       /* 函式體中宣告部分 */
        • t=a+b;
        • return t;
        • }
    • 若所定義的函式沒有形參,函式名後的一對圓括號依然不能省略。本例中函式體中的語句是用來完成求和的功能。在某些情況下，函式體可以是空的,例如:
      • fun()
      • {  }
      • 該函式中沒有任何語句，什麼工作也不做，沒有任何實際作用。之所以要在主調函式上這樣寫，是為了表明此處要呼叫一個函式，而現在這個函式的具體功能可能還沒有設計好，沒有起作用，等以後擴充函式功能時補充上即可。
    • 在函式體中，除形參外，用到的其他變數必須在說明部分進行定義，這些變數(包括形參)只在函式被呼叫時才被臨時分配記憶體單元，當退出函式時，這些臨時開闢的儲存單元全部被釋放掉，即在該函式體內部定義的變數都將不存在。因此，這些變數只在函式體內部起作用，與其他函式體內的變數並不相關。
• 6.3 函式引數和函式返回值
  • 6.3.1 形式引數和實際引數
    • 定義
      • 在程式中呼叫函式時，絕大多數情況下，主調函式和被調函式之間會發生資料傳遞關係,這就要用到前面提到的有參函式。在定義函式時，函式名後面括號中的變數稱為“形式引數“(簡稱“形參“)；在主調函式中，函式名後面括號中的引數(可以是一個表示式)稱為“實際引數“(簡稱“實參“)。
    • 說明：
      • (1)實參可以是常量、變數或表示式。
      • (2)在被定義的函式中必須指定形參型別。
      • (3)實參與形參的型別應相同或賦值相相容。
      • (4)C語言規定，實參變數對形參變數的資料傳遞是“值傳遞“，即單向傳遞。只能由實參傳給形參，而不能由形參返回來給實參。在記憶體中，實參單元與形參單元是不同的單元。
      • (5)在呼叫函式時，給形參分配儲存單元，並將實參對應的值傳遞給形參。呼叫結束後，形參單元被釋放，實參單元仍保留並維持原值。
      • （6）一定要注意引數之間的傳遞，實參和形參之間 傳數值，和傳地址的差別。傳數值的話，形參的變化不會改變實參的變化。傳地址的話，形參的變化就會有可能改變實參的變化。
  • 6.3.2 函式的返回值
    • 函式的返回值就是通過函式呼叫使主調函式能得到一個確定的值。函式的值通過return語句返回，return語句的形式如下：
      • return 表示式;
      • 或return(表示式);
      • 或return;
    • return 語句中的表示式的值就是所求的函式值。此表示式值的型別必須與函式首部所說明的型別一致。若型別不一致，則以函式值的型別為準，由系統自動進行轉換。
      • 例如 通過函式呼叫的方法求1到自然數n（n>1）自然數的和，有程式段如下
        • #include<stdio.h>
        • ints(int n)
        • {
        • int i,sum=0;
        • for(i=1;i<=n;i++)
        • sum+=i;
        • return sum;
        • }
        • main()
        • {
        • int n;
        • printf("input number\n");
        • scanf("%d",&n);
        • n=s(n);
        • printf("1到n的和為：%d\n",n);
        • }
• 6.4 函式的呼叫
  • 6.4.1 函式呼叫的一般形式
    • 函式名(實參表列);
    • 函式的呼叫可以分為呼叫無參函式和呼叫有參函式兩種，如果是呼叫無參函式，則不用“實參表列“，但括號不能省略。在呼叫有參函式時，若實參列表中有多個實參，各引數間用逗號隔開。實參與形參要求型別一致。
  • 6.4.2 函式呼叫的方式
    • （1）函式語句。把函式呼叫做為一個語句，這時該函式只需要完成一定的操作而不必有返回值。
    • （2）函式表示式。當一個函數出現在一個表示式中，該表示式就被稱為函式表示式。因為要參與表示式中的計算，所以要求該函式有一個確定的返回值提供給表示式。
    • （3）函式引數。函式呼叫做為一個函式的實參。
  • 6.4.3 C語言中，呼叫函式和被呼叫函式之間的資料可通過3種方式進行傳遞。
    • (1)實參與形參之間進行資料傳遞。
    • (2)通過return語句把函式值返回到主呼叫函式中。
    • (3)通過全域性變數。
  • 6.4.3  函式的遞迴呼叫
  • 函式的遞迴呼叫一定要記得有結束的條件
  • 在呼叫一個函式的過程中又出現直接或間接地呼叫該函式本身，稱為函式的遞迴呼叫。允許函式的遞迴呼叫是C語言的特點之一。
  • 當一個問題在採用遞迴法解決時，必須符合以下3個條件：
  • (1)可以把要解決的問題轉化為一個新的問題。而這個新的問題的解決方法仍與原來的解決方法相同，只是所處理的物件有規律地遞增或遞減。
  • (2)可以應用這個轉化過程使問題得到解決。
  • (3)必須要有一個明確的結束遞迴的條件。
  • 當函式自己呼叫自己時，系統將自動把函式中當前的變數和形參暫時保留起來，在新一輪的呼叫過程中，系統將為本次呼叫的函式所用到的變數和形參，開闢新的儲存單元。因此，遞迴呼叫的層次越多，同名變數所佔的儲存單元也就越多。當本次呼叫的函式執行結束時，系統將釋放本次呼叫所佔的儲存單元。當程式執行的流程返回到上一層的呼叫點時，同時取用進入該層函式中的變數和形參所佔用的儲存單元中的資料。
  • 例如 求n!的值，有程式段如下：
    • #include<stdio.h>
    • longff(int n)
    • {
    • long f;
    • if(n<0)
    • printf("n<0,input error");
    • else if(n==0||n==1) f=1;
    • else f=ff(n-1)*n;
    • return(f);
    • }
    • main()
    • {
    • int n;
    • long y;
    • printf("請輸入整數值:\n");
    • scanf("%d",&n);
    • y=ff(n);
    • printf("%d!=%ld",n,y);
    • }
• 6.5 函式的說明
  • 6.5.1  形式
    • 概念
      • C語言中，除了主函式外，對於使用者定義的函式要遵循先定義後使用的規則。把函式的定義放在呼叫之後，應該在呼叫之前對函式進行說明(或函式原型說明)。
    • 函式說明的一般形式如下：
      • 型別名 函式名(引數型別1 ，引數型別2 ，…，引數型別n);
        • 如
          • intadd(int  ,int  );
      • 或
      • 型別名 函式名(引數型別1 引數名1，引數型別2 引數名2 ，…，引數型別n  引數名n);
        • 此處的引數名完全是虛設的，它們可以是任意的使用者識別符號，既不必與函式首部中的形參名一致，又可以與程式中的任意使用者識別符號同名，實際上引數名常常省略。函式說明語句中的型別名必須與函式返回值的型別一致。
    • 函式說明可以是一條獨立的語句。對函式進行說明，能使C語言的編譯程式在編譯時進行有效的型別檢查。當呼叫函式時，若實參的型別與形參的型別不能賦值相容而進行非法轉換，C編譯程式將會發現錯誤並報錯；當實參的個數與形參的個數不同時，編譯程式也將報錯。
  • 6.5.2函式說明的位置
    • 一個函式在所有函式的外部，如在被呼叫之前說明，則在說明後的所有位置上都可以對該函式進行呼叫。如在main（）函式內部進行說明，則只能在main（）函式內部才能識別。
    • 例如 呼叫求和函式輸出1到n的和值，程式段如下：
      • #include<stdio.h>
      • main()
      • {
      • int n;
      • int s(int n);
      • printf("input number\n");
      • scanf("%d",&n);
      • s(n);
      • printf("n=%d\n",n);
      • }
      • ints(int n)
      • {
      • int i,sum=0;
      • for(i=1;i<=n;i++)
      • sum+=i;
      • printf("1到n的和值為：%d\n",n);
      • }
  • 一定要有：函式名，函式的返回型別，函式的引數型別。不一定要有：形參的名稱。
• 6.6 常用函式
  • 6.6.1  字串 <string.h>
    • 6.6.1.1  strlen 計算長度
    • 6.6.1.2  strcmp 比較
    • 6.6.1.3  strcpy 複製 （不安全，越界）
    • 6.6.1.4  strcat 追加 （不安全，越界）
  • 6.6.2  數學函式<math.h>
    • 6.6.2.1   向上，向下取整
      • 函式名: ceil
        • 功能:向上取整
        • 用法: double ceil(double x);
      • 函式名: floor
        • 功能:向下取整
        • 用法: double floor(double x);
    • 6.6.2.2  取絕對值
      • 函式名:abs
        • 功能:返回整型數的絕對值.
        • 用法:abs(number)
        • number 引數可以是任意有效的數值表示式。如果 number 包含 Null，則返回Null；如果是未初始化變數，則返回 0.
      • 函式名:fabs
        • 功能:求浮點數x的絕對值.
        • 用法:fabs  (double x);
    • 6.6.2.3  平方根
      • 函式名:sqrt
        • 功能:返回指定數字的平方根.
        • 用法:sqrt  (double x);
    • 6.6.2.4  求冪
      • 函式名:exp
        • 功能:返回 e 的 n 次冪.
        • 用法:exp  (double x);
      • 函式名:pow
        • 功能:返回指定數字的指定次冪.
        • 用法:pow   (double x, double y);(將返回x的y次冪)
    • 6.6.2.5  取餘
      • 函式名: fmod
        • 功  能: 計算x對y的模, 即x/y的餘數
        • 用  法:double fmod(double x, double y);
    • 6.6.2.6  對數
      • 函式名:log
        • 功能: 自然對數函式ln(x)
        • 用法: double log(double x);
      • 函式名:log10
        • 功能:返回以 10 為底的對數.
        • 用法:log10(double x);
    • 6.6.2.7  三角函式：(所有引數必須為弧度)
      • sin
        • 函式宣告:sin  (double x);
        • 用途:用來返回給定的 X 的正弦值。
      • cos
        • 函式宣告:cos  (double x);
        • 用途:用來返回給定的 X 的餘弦值。
      • tan
        • 函式宣告:tan   (double x);
        • 用途:用來返回給定的 X 的正切值。
    • 6.6.2.8  反三角函式
      • acos
        • 函式申明：acos  (double x);
        • 用途:用來返回給定的 X 的反餘弦函式。
      • asin
        • 函式申明：asin  (double x);
        • 用途:用來返回給定的 X 的反正弦函式。
      • atan
        • 函式申明:atan  (double x);
        • 用途:用來返回給定的 X 的反正切函式。
      • atan2
        • 函式宣告:atan2 (double y, double x);
        • 用途：返回給定的 X 及 Y 座標值的反正切值
    • 6.6.2.9  雙曲函式
      • 函式名：cosh
        • 功能：返回指定角度的雙曲餘弦值.
        • 用法：Double Cosh(double x(以弧度計量的角度)) ;
      • 函式名:sinh
        • 功能:返回指定角度的雙曲正弦值。
        • 用法:sinh (double x);(其中引數x必須為弧度制)
      • 函式名:tanh
        • 功能:回指定角度的雙曲正切值.
        • 用法:tanh  (double x);
    • 6.6.2.10  實型數分整數和小數
      • 函式名:modf
        • 功  能: 把數分為整數部分和小數部分
        • 用  法: double modf(doublevalue, double *iptr);
        • eg
          • 1.  #include<math.h>
          • 2.
          • 3.  #include<stdio.h>
          • 4.
          • 5.  int main(void)
          • 6.
          • 7.  {
          • 8.
          • 9.  double fraction,integer;
          • 10.
          • 11. double number =100000.567;
          • 12.
          • 13. fraction =modf(number, &integer);
          • 14.
          • 15. printf("Thewhole and fractional parts of %lf are %lf and %lf\n",
          • 16.
          • 17. number, integer,fraction);
          • 18.
          • 19. return 0;
          • 20.
          • 21. }
          • The whole andfractional parts of 100000.567000 are 100000.000000 and 0.567000
    • 6.6.2.11  隨機數
      • 在程式設計的時候需要電腦來獲取一些隨機的反應，這個時候我們可以使用隨機數，比較常見的是 rand() 函式，它可以隨機的產生 0 ~rand_max 的隨機數。rand_max 是一個很大的數字，具體關係到IDE和資料型別，我們一般的需要不可能超出它的範圍
      • C語言中還有一個 random() 函式可以獲取隨機數，但是 random() 函式不是ANSI C標準，不能在VC等編譯器通過，所以比較少用。
      • eg
        • int a=rand()%10; //產生0~9的隨機數，注意10會被整除
        • int a=rand()%51+13; //產生13~63的隨機數
        • 產生 13~63 範圍內隨機數的完整程式碼：
          • 1.      #include <stdio.h>
          • 2.      #include <stdlib.h>
          • 3.      #include <time.h>
          • 4.      int main(){
          • 5.      int a;
          • 6.      srand((unsigned)time(NULL));
          • 7.      a=rand()%51+13;
          • 8.      printf("%d\n",a);
          • 9.      return 0;
          • 10.  }
        • 下面是一個例項：
          • 1.      #include <stdio.h>
          • 2.      #include <stdlib.h>
          • 3.      int main(){
          • 4.      int a=rand();
          • 5.      printf("%d\n",a);
          • 6.      return 0;
          • 7.      }
          • 編譯後再執行幾次，你會發現產生的隨機數是相同的。實際上，rand() 函式產生的隨機數是偽隨機數，是根據一個數按照某個公式推算出來的，這個數我們稱之為“種子”，但是這個種子在系統啟動之後就是一個定值，我們需要用 srand() 來進行播種，即在int a前加一句：
            • 1.      srand((unsigned)time(NULL)); //這裡利用時間進行播種，需要time.h
    • sqrt( ) fabs( )  pow( )  sin( )
  • 6.6.3 malloc
    • malloc的返回型別是 void *
      • int  *p；
      • p = （int *）malloc（2）；
      • p = （int *）malloc（sizeof（int））；以上兩個等價