Function

2022-03-22

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函数组成

概念

函数是以固定的格式封装，可以重复使用的代码模块，用于完成特定的功能。

通过调用模块名来重复使用这段代码。

特别地，

函数不能嵌套定义。
函数外不能做运算，执行结构语句或调用函数。

参数

函数可以具有输入，这些输入被称为参数，一般是数据或变量，指示主调函数与被调函数之间的数据传递关系。

形参与实参

定义函数时函数名后面括号的变量名称称为形式参数；

主调函数调用函数时，赋给被调函数的参数称为实际参数（实参可以是常量、变量、表达式）；

函数作参数

函数A作被调函数B的参数时，先调用函数A，函数A返回后执行函数B。

特别地，函数A，B，C，…作被调函数Z的参数时，按某种顺序依次调用，依次返回后调用函数Z。

顺序具体如何由编译器决定，gcc按照从右往左顺序，猜测实现方式是将参数依次压栈，然后依次弹出计算。

特别注意数组作为函数参数的情况：

数组元素作函数参数

数组元素可以作实际参数，不能作形式参数；当作实参时，向形参传递的是数组元素的值。

因此实参的值传递给形参是变量作值传递方式。
数组名作函数参数

数组名可以作函数的实际或形式参数；当作实参时，向形参传递的是数组首元素的地址。

因此实参的值传递给形参是指针作值传递方式。

（引用传递方式需要慎重，C语言不支持形参引用传递。见值传递和引用传递节。）

最后，尽量避免写如下例形式的代码。

#include<stdio.h>
int funA(int a){
    printf("A function Called.\n");
    a+=1;
    printf("a is %d in A\n ",a);
    return a;
}
int funB(int a){
    printf("B function Called.\n");
    a+=1;
    printf("a is %d in B\n",a);
    return a;
}
int funC(int a){
    printf("C function Called.\n");
    a+=1;
    printf("a is %d in C\n",a);
    return a;
}
int funD(int a,int b,int c){
    return 0;
}
int main(int argc, char *argv[]){
    int a=0;
    printf("Main function Called.\n");
    funD(funA(a++),funB(a++),funC(a++));
}

假设时刻$t_i$和$t_{i+1}$是前后相继的两个顺序点，那么到了$t_{i+1}$，任何C/C++ 系统都必须实现$t_i$之后发生的所有副作用。

但是当然它们也可以不等到时刻$t_{i+1}$，而是选择在时段$ [t, t_{i+1}] $之间的任何时刻实现在此期间出现的副作用，C/C++ 语言允许这些选择。

C/C++ 语言的规定指出，任何依赖于特定计算顺序、依赖于在顺序点之间实现修改效果的表达式，其结果都没有保证。

如果在任何“完整表达式”（形成一段由顺序点结束的计算）里存在对同一“变量”的多个引用，那么表达式里就不应该出现对这一“变量”的副作用。否则就不能保证得到预期结果。

——北京大学数学科学学院教授裘宗燕

被调函数向主调函数返回的执行结果称为返回值。

函数声明时必须声明返回值类型，若类型为void则函数也可以不返回任何值。

return 语句是提前结束函数的唯一办法。

声明

函数定义与函数调用

原则上函数定义要出现在函数调用之前。
函数声明的概念

指向编译器传达信息：某函数将会被定义。如果函数调用时函数尚未定义，则需要声明。
函数声明的格式

去掉函数定义中的函数体，并在最后加上分号。

特别地，可以不写形参，只写数据类型。 这是由于声明不需要对函数进行定义。
多文件结构

函数定义放到源文件，函数的声明放到头文件。

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。

库函数

概念

系统或第三方建立开发的具有一定功能的函数的集合。存放在该集合中的函数称为库函数。

库函数具有明确的功能、入口调用参数和返回值。

常见库

标准输入输出库#include<stdio.h>

该库定义了通用输入输出函数。
1. int printf(char *format,args)
2. int putchar(char ch)
3. int puts(char *str)
4. int scanf(char *format,args)
5. FILE *fopen(char *filename,char *mode)
  
  有关区分fopen和open，参见本篇输入输出节。
6. int fread(char *pt,unsigned size,unsigned n,FILE *fp)
7. int fwrite(char *pt,unsigned size,unsigned n,FILE *fp)
8. int fclose(FILE *fp)
标准库#include<stdlib.h>

该库定义了五种类型、部分宏和通用工具函数。
1. 类型包括size_t
  
  在64位系统中为long long unsigned int，在非64位系统中为long unsigned int
2. 宏包括EXIT_FAILURE、EXIT_SUCCESS、RAND_MAX
3. 通用工具函数包括：
  1. void *malloc(unsigned size)
  2. void *calloc(unsigned n,unsigend size)
    
    通过指定数据类型和个数实现空间分配
  3. void *free(void *p)
  4. void *realloc(void *p,unsigned size)
  5. void exit(int state)
  6. int rand(void)
    
    产生0-32767的随机整数。
字符串库#include<string.h>
数学库#include<math.h>
1. int abs(int x)
2. double fabs(double x)
3. double exp(double x)
4. double pow(double x,double y)
  
  计算$x^y$的值。
5. double sqrt(double x)
  
  计算开方。（编程实现开方可用牛顿迭代法，参见算法篇sqrt）

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