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嵌入式 C 语言入门：函数封装与参数传递学习笔记 —— 从定义到内存机制

news 2025/8/2 11:57:52

前言

大家好，这里是 Hello_Embed。在前一篇笔记中，我们用循环实现了 LED 闪烁，其中重复使用了两段几乎一样的延时代码：

for(i = 0; i < 100000000; i++);  // 延时

这种重复不仅让代码冗余，还不利于后续修改（比如想调整延时时间，需要改两处）。有没有办法把这段延时 “打包” 成一个可复用的模块？这就需要用到 C 语言中的函数。本文将从函数的定义、声明讲起，结合实例说明参数传递的两种方式（值传递与地址传递），以及函数在嵌入式开发中的实用价值。

📦 函数的基本概念：封装重复代码

函数的核心作用是 “封装重复逻辑”，让代码更简洁、易维护。以延时功能为例，我们可以把重复的 for 循环封装成一个函数，需要时直接调用。

函数的定义与声明

函数的定义格式为：

返回类型 函数名(参数列表) {// 函数体：实现具体功能
}

返回类型：表示函数执行后返回的数据类型（若无需返回值，用void）；
参数列表：函数接收的输入（若无需参数，用void）；
函数体：实现功能的代码块。

无参数、无返回值的函数

将延时功能封装成无参数函数

void delay(void)  // 第一个void：无返回值；第二个void：无参数
{int i;for(i = 0; i < 100000000; i++);  // 延时逻辑
}

调用时直接写delay();即可，替代原来的 for 循环。这样修改延时时间只需改函数内部，无需到处找重复代码。如果此函数涉及公司机密，还可以将函数封装为库，别人使用直接调用库就可以了。

带参数的函数

如果想灵活控制延时时长，可以给函数添加参数：

void delay(int cnt)  // 参数cnt：控制循环次数
{int i;for(i = 0; i < cnt; i++);  // 用参数cnt替代固定值
}

调用时通过delay(100000000);指定延时长度，甚至可以根据需求动态调整（比如delay(50000000);实现更短的延时）。

带返回值的函数

有的时候我们可能会遇到有着两个不同参数的函数，如下：

int add(int a, int b)
{int sum = a + b;return sum;
}

此时函数就有返回值sum，所以add的返回类型是int。这段代码还可以将sum省去，直接返回a + b。下面我们来实战演练一遍：

#include <stdio.h>
int add(int a, int b) { return a + b; }int main()
{int a1 = 10, b1 = 20;// 方式1：将返回值赋给变量，再使用int c1 = add(a1, b1);printf("The sum of %d and %d is %d\n", a1, b1, c1);// 方式2：直接在表达式中使用返回值printf("The sum of %d and %d is %d\n", a1, b1, add(a1, b1));return 0;
}

运行结果如图：
请添加图片描述
可以看到我们有两种方法输出两数之和：一种是将函数值赋给定义好的c1，再打印c1；另一种是直接打印函数返回的两数之和的值，这种使用方式也是合规的。

🔄 参数传递的两种方式

函数参数的传递方式决定了函数内部能否修改外部变量，这在嵌入式开发中尤为重要（比如通过函数修改硬件寄存器的值）。

值传递：仅传递变量的 “副本”

先看一个例子：

#include <stdio.h>
// 尝试修改参数a的值
void change_val(int a)
{printf("The value of a 1 is %d\n", a);  // 打印传入的值a = 200;  // 修改参数aprintf("The value of a 2 is %d\n", a);  // 打印修改后的值
}int main()
{int a = 100;change_val(a);  // 传入a的值printf("The value of a 3 is %d\n", a);  // 打印main中的areturn 0;
}

运行结果如图，函数内部的a被改成了 200，但 main 中的a仍为 100：
请添加图片描述
我们用反证法来理解这段代码的结果：假设main中的a和change_val中的a用同一块内存，顺序执行时，先是a = 100，接着调用函数打印一次，此时打印出a为 100；接着a = 200再打印，a应为 200；函数执行完毕后在主程序里再次打印，理论上a应为 200，但现实结果却是 100。这说明：两个变量a所占内存不同。
为什么会这样？这涉及到 “全局变量”“局部变量” 和 “栈” 的概念：

在函数之外定义的变量称为全局变量，在函数之内定义的变量称为局部变量。
程序运行时，内存中会划出一块区域称为 “栈”，还有一个硬件寄存器叫SP（栈指针）。当运行到main函数时，会为其分配空间，SP会从原来的位置往下移动，SP原来位置与现在位置之间的区域就是main的栈，里面存放main的局部变量。
同样，change_val函数被调用时，也会有自己的栈来存放它的局部变量。
所以，代码中同名的a实际上是不同的变量：main中的a在main的栈里，change_val中的a在它自己的栈里。这段代码所侧重的恰恰是参数之间的传递：我们将main中a的值 100 传入change_val中，所以第一次打印 100；函数内修改的是自己栈里的a，所以第二次打印 200；最后打印的是main函数中定义的a，所以还是 100。

地址传递：通过指针修改原变量

那如果我就是想通过change_val中的a改变main中的a的值呢？当然有办法解决，这个时候就需要请出指针了：

#include <stdio.h>
// 用指针接收地址，修改原变量
void change_val(int *a)  // 参数为int型指针
{printf("The value of a 1 is %d\n", *a);  // 访问指针指向的变量*a = 200;  // 修改指针指向的变量（即main中的a）printf("The value of a 2 is %d\n", *a);
}int main()
{int a = 100;change_val(&a);  // 传入a的地址printf("The value of a 3 is %d\n", a);  // main中的a被修改return 0;
}

运行结果如图，main 中的a成功被改为 200：
请添加图片描述
原理：指针a存储了 main 中a的地址，通过*a可以直接操作原变量的内存，因此修改会生效。这种方式在嵌入式中常用（比如通过函数修改寄存器的值，关于指针的更多知识可参考之前的笔记）。当change_val函数执行完毕，SP会重新指回main函数，代表一个函数的结束。

结尾

通过这篇笔记，我们系统学习了函数的基本概念：从无参数、无返回值的简单封装（如延时函数），到带参数、带返回值的灵活应用（如加法函数），再到参数传递的两种方式 —— 值传递（仅传副本，不影响原变量）和地址传递（用指针修改原变量）。我们还理解了局部变量在栈中的存储特点，这是搞懂参数传递机制的关键。
函数是 C 语言模块化编程的核心，在嵌入式开发中，我们可以将硬件初始化、数据处理等逻辑封装成函数，让代码更清晰、易复用。下一篇笔记，我们会进一步学习函数的递归。Hello_Embed 会继续陪伴大家，一步步掌握嵌入式 C 语言的精髓，敬请期待～

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