基本魔法语言函数（一）（C语言）

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前言

在C语言的魔法体系中，如果说变量是魔法材料，循环是魔法仪式，那么函数就是经过千锤百炼的标准咒语。它们是魔法世界中的预制法术，让复杂的魔法效果能够被封装、重复使用和组合创造。

1. 函数的概念

数学中我们其实就见过函数的概念，比如：一次函数y=kx+b，k和b都是常数，给一个任意的x，就得到一个y值。

其实在C语言也引入函数（function）的概念，有些翻译为：子程序，子程序这种翻译更加准确一些。C语言中的函数就是一个完成某项特定的任务的一小段代码。这段代码是有特殊的写法和调用方法的，即相当于咒语研发实验室。

C语言的程序其实是由无数个小的函数组合而成的，也可以说：一个大的计算任务可以分解成若干个较小的函数（对应较小的任务）完成。同时一个函数如果能完成某项特定任务的话，这个函数也是可以复用的，提升了开发软件的效率。

在C语言中我们一般会见到两类函数：

• 库函数
• 自定义函数

2. 库函数

2.1 标准库和头文件

C语言标准中规定了C语言的各种语法规则，C语言并不提供库函数。C语言的国际标准ANSIC规定了一些常用的函数的标准，被称为标准库，那不同的编译器厂商根据ANSI提供的C语言标准就给出了一系列函数的实现。这些函数就被称为库函数
。
我们前面内容中学到的printf、scanf都是库函数，库函数也是函数，不过这些函数已经是现成的，我们只要学会就能直接使用了。有了库函数，一些常见的功能就不需要程序员自己实现了，一定程度提升了效率。同时库函数的质量和执行效率上都更有保证。

各种编译器的标准库中提供了一系列的库函数，这些库函数根据功能的划分，都在不同的头文件中进行了声明。

库函数相关头文件：https://en.cppreference.com/w/c/header.html

2.2 库函数的使用方法

库函数的学习和查看工具很多，比如：

• C/C++官方的链接：https://en.cppreference.com/w/c/header.html
• cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

举例：sqrt

double sqrt (double x);
//sqrt 是函数名 
//x 是函数的参数，表示调用sqrt函数需要传递一个double类型的值 
//double 是返回值类型 - 表示函数计算的结果是double类型的值 

2.2.1 功能

Compute square root 计算平方根
Returns the square root of x.（返回平方根）

2.2.2 头文件包含

库函数是在标准库中对应的头文件中声明的，所以库函数的使用，务必包含对应的头文件，不包含是可能会出现一些问题的。

2.2.3 实践

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{double d = 16.0;double r = sqrt(d);printf("%lf\n", r);return 0;
}

2.2.4 库函数文档的一般格式

1. 函数原型
2. 函数功能介绍
3. 参数和返回类型说明
4. 代码举例
5. 代码输出
6. 相关知识链接

3. 自定义函数

了解了库函数，我们应该更多聚焦在自定义函数上，自定义函数其实更加重要。**
自定义函数就像是巫师根据自身需求和独特理解，独立研发的个人专属咒语**。

3.1 函数的语法形式

ret_type fun_name(形式参数)
{
}

• ret_type是函数返回类型
• fun_name是函数名
• 括号中放的是形式参数
• {}括起来的是函数体

我们可以把函数想象成小型的一个加工厂，工厂得输入原材料，经过工厂加工才能生产出产品，那函数也是一样的，函数一般会输入一些值（可以是0个，也可以是多个），经过函数内的计算，得出结果。

• ret_type是用来表示函数计算结果的类型，有时候返回类型可以是void，表示什么都不返回
• fun_name是为了方便使用函数；就像人的名字一样，有了名字方便称呼，函数有了名字方便调用，所以函数名尽量要根据函数的功能起的有意义。
• 函数的参数就相当于，工厂中送进去的原材料，函数的参数也可以是void，明确表示函数没有参数。如果有参数，要交代清楚参数的类型和名字，以及参数个数。
• {}括起来的部分被称为函数体，函数体就是完成计算的过程。

3.2 函数的举例

代码举例：

写一个加法函数，完成2个整型变量的加法操作，先写要调用函数的部分。

int main()
{int a = 0;int b = 0;//输入 scanf("%d %d", &a, &b);//调用加法函数，完成a和b的相加 //求和的结果放在r中 //定义的函数//输出 printf("%d\n", r);return 0;
}

我们根据要完成的功能，给函数取名：Add，函数Add需要接收2个整型类型的参数，函数计算的结果也是整型。

所以我们根据上述的分析写出函数：

int Add(int x, int y)
{int z = 0;z = x+y;return z;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;//输入 scanf("%d %d", &a, &b);//调用加法函数，完成a和b的相加 //求和的结果放在r中 int r = Add(a, b);//输出 printf("%d\n", r);return 0;
}

Add函数也可以简化为：

int Add(int x, int y)
{return x+y;
}

函数的参数部分需要交代清楚：参数个数，每个参数的类型是啥，形参的名字叫什么。

上面只是一个例子，未来我们是根据实际需要来设计函数，函数名、参数、返回类型都是可以灵活变化的。

4. 形参和实参

在函数使用的过程中，把函数的参数分为，实参和形参。

由前面的代码：

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)//此处为形参
{int z = 0;z = x+y;return z;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;//输入 scanf("%d %d", &a, &b);//调用加法函数，完成a和b的相加 //求和的结果放在r中 int r = Add(a, b);//此处为实参//输出 printf("%d\n", r);return 0;
}

4.1 实参

在上面的代码中，从第2~7行是Add函数的定义，有了函数后，再第17行调用Add函数的。我们把第16行调用Add函数时，传递给函数的参数a和b，称为实际参数，简称实参，就像在实际施法时准备的具体魔法材料。实际参数就是真实传递给函数的参数。

4.2 形参

在上面代码中，第2行定义函数的时候，在函数名Add后的括号中写的x和y，称为形式参数，简称形参，更像魔法典籍上绘制的理论参数框架。

为什么叫形式参数呢？实际上，如果只是定义了Add函数，而不去调用的话，Add函数的参数x和y只是形式上存在的，不会向内存申请空间，不会真实存在的，所以叫形式参数。形式参数只有在函数被调用的过程中为了存放实参传递过来的值，才向内存申请空间，这个过程就是形参的实例化。

4.3 实参和形参的关系

虽然我们提到了实参是传递给形参的，他们之间是有联系的，但是形参和实参各自是独立的内存空间。

这个现象是可以通过调试来观察的。请看下面的代码和调试演示:

int Add(int x, int y)
{int z = 0;z = x + y;return z;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;//输入 scanf("%d %d", &a, &b);//调用加法函数，完成a和b的相加 //求和的结果放在r中 int r = Add(a, b);//输出 printf("%d\n", r);return 0;
}

我们在调试的时候可以观察到，x和y确实得到了a和b的值，但是x和y的地址和a和b的地址是不一样的，所以我们可以理解为形参是实参的一份临时拷贝。

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结语

希望这篇文章可以助各位更好的了解函数的一些基础知识。同时愿诸君能一起共渡重重浪，终见缛彩遥分地，繁光远缀天。