C语言基础(六)—— 函数的定义、声明、调用、防止头文件重复包含

1. 概述

1.1 函数分类

C 程序是由函数组成的,我们写的代码都是由主函数 main()开始执行的。函数是 C 程序的基本模块,是用于完成特定任务的程序代码单元。

从函数定义的角度看,函数可分为系统函数和用户定义函数两种:

  • 系统函数,即库函数:这是由编译系统提供的,用户不必自己定义这些函数,可以直接使用它们,如我们常用的打印函数printf()。

  • 用户定义函数:用以解决用户的专门需要。

1.2 函数的作用

  • 函数的使用可以省去重复代码的编写,降低代码重复率

  • 函数可以让程序更加模块化,从而有利于程序的阅读,修改和完善

1.3 函数的调用:产生随机数

当调用函数时,需要关心5要素:

  • 头文件:包含指定的头文件

  • 函数名字:函数名字必须和头文件声明的名字一样

  • 功能:需要知道此函数能干嘛后才调用

  • 参数:参数类型要匹配

  • 返回值:根据需要接收返回值

#include <time.h>


time_t time(time_t *t);

功能:获取当前系统时间

参数:常设置为NULL

返回值:当前系统时间,
time_t 相当于long类型,单位为毫秒

#include <stdlib.h>


void srand(unsigned int seed);

功能:用来设置rand()产生随机数时的随机种子

参数:如果每次seed相等,rand()产生随机数相等

返回值:无

#include <stdlib.h>


int rand(void);

功能:返回一个随机数值

参数:无

返回值:随机数

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    time_t tm = time(NULL);//得到系统时间
    srand((unsigned int)tm);//随机种子只需要设置一次即可

    int r = rand();
    printf("r = %dn", r);

    return 0;
}

2. 函数的定义

2.1 函数定义格式

函数定义的一般形式:

返回类型 函数名(形式参数列表)
    {
        数据定义部分;
        执行语句部分;
}

2.2 函数名字、形参、函数体、返回值

1) 函数名

理论上是可以随意起名字,最好起的名字见名知意,应该让用户看到这个函数名字就知道这个函数的功能。注意,函数名的后面有个圆换号(),代表这个为函数,不是普通的变量名。

2) 形参列表

在定义函数时指定的形参,在未出现函数调用时,它们并不占内存中的存储单元,因此称它们是形式参数或虚拟参数,简称形参,表示它们并不是实际存在的数据,所以,形参里的变量不能赋值。

void max(int a = 10, int b = 20) // error, 形参不能赋值
{
}

在定义函数时指定的形参,必须是,类型+变量的形式:

//1: right, 类型+变量
void max(int a, int b)
{
}

//2: error, 只有类型,没有变量
void max(int, int)
{
}

//3: error, 只有变量,没有类型
int a, int b;
void max(a, b)
{
}

在定义函数时指定的形参,可有可无,根据函数的需要来设计,如果没有形参,圆括号内容为空,或写一个void关键字

// 没形参, 圆括号内容为空
void max()
{
}

// 没形参, 圆括号内容为void关键字
void max(void)
{
}

3) 函数体

花括号{ }里的内容即为函数体的内容,这里为函数功能实现的过程,这和以前的写代码没太大区别,以前我们把代码写在main()函数里,现在只是把这些写到别的函数里。

4) 返回值

函数的返回值是通过函数中的return语句获得的,return后面的值也可以是一个表达式。

  1. 尽量保证return语句中表达式的值和函数返回类型是同一类型。

  1. 如果函数返回的类型和return语句中表达式的值不一致,则以函数返回类型为准,即函数返回类型决定返回值的类型。对数值型数据,可以自动进行类型转换。

注意:如果函数返回的类型和return语句中表达式的值不一致,而它又无法自动进行类型转换,程序则会报错。

  1. return语句的另一个作用为中断return所在的执行函数,类似于break中断循环、switch语句一样。

  1. 如果函数带返回值,return后面必须跟着一个值,如果函数没有返回值,函数名字的前面必须写一个void关键字,这时候,我们写代码时也可以通过return中断函数(也可以不用),只是这时,return后面不带内容(分号“;”除外)。

void max()// 最好要有void关键字
{
    return; // 中断函数,这个可有可无
}

3. 函数的调用

定义函数后,我们需要调用此函数才能执行到这个函数里的代码段。这和main()函数不一样,main()为编译器设定好自动调用的主函数,无需人为调用,我们都是在main()函数里调用别的函数,一个 C 程序里有且只有一个main()函数

3.1函数执行流程

#include <stdio.h>

void print_test()
{
    printf("this is for testn");
}

int main()
{
    print_test();    // print_test函数的调用

    return 0;
}
  1. 进入main()函数

  1. 调用print_test()函数:

  1. 它会在main()函数的前寻找有没有一个名字叫“print_test”的函数定义;

  1. 如果找到,接着检查函数的参数,这里调用函数时没有传参,函数定义也没有形参,参数类型匹配;

  1. 开始执行print_test()函数,这时候,main()函数里面的执行会阻塞( 停 )在print_test()这一行代码,等待print_test()函数的执行。

  1. print_test()函数执行完( 这里打印一句话 ),main()才会继续往下执行,执行到return 0, 程序执行完毕。

3.2 函数的形参和实参

  • 形参出现在函数定义中,在整个函数体内都可以使用,离开该函数则不能使用。

  • 实参出现在主调函数中,进入被调函数后,实参也不能使用。

  • 实参变量对形参变量的数据传递是“值传递”,即单向传递,只由实参传给形参,而不能由形参传回来给实参

  • 在调用函数时,编译系统临时给形参分配存储单元。调用结束后,形参单元被释放。

  • 实参单元与形参单元是不同的单元。调用结束后,形参单元被释放,函数调用结束返回主调函数后则不能再使用该形参变量。实参单元仍保留并维持原值。因此,在执行一个被调用函数时,形参的值如果发生改变,并不会改变主调函数中实参的值(指针可能改变)

3.3 无参函数调用

如果是调用无参函数,则不能加上“实参”,但括号不能省略

3.4有参函数调用

  1. 如果实参表列包含多个实参,则各参数间用逗号隔开。

  1. 实参与形参的个数应相等类型应匹配(相同或赋值兼容)。实参与形参按顺序对应,一对一地传递数据。

  1. 实参可以是常量、变量或表达式,无论实参是何种类型的量,在进行函数调用时,它们都必须具有确定的值,以便把这些值传送给形参。所以,这里的变量是在圆括号( )外面定义好、赋好值的变量。

3.5 函数返回值

  1. 如果函数定义没有返回值,函数调用时不能写void关键字,调用函数时也不能接收函数的返回值。

  1. 如果函数定义有返回值,这个返回值我们根据用户需要可用可不用,但是,假如我们需要使用这个函数返回值,我们需要定义一个匹配类型的变量来接收

4. 函数的声明

如果使用用户自己定义的函数,而该函数与调用它的函数(即主调函数)不在同一文件中,或者函数定义的位置在主调函数之后,则必须在调用此函数之前对被调用的函数作声明

所谓函数声明,就是在函数尚在未定义的情况下,事先将该函数的有关信息通知编译系统,相当于告诉编译器,函数在后面定义,以便使编译能正常进行。

注意:一个函数只能被定义一次,但可以声明多次。

函数定义和声明的区别:

  1. 定义是指对函数功能的确立,包括指定函数名、函数类型、形参及其类型、函数体等,它是一个完整的、独立的函数单位。

  1. 声明的作用则是把函数的名字、函数类型以及形参的个数、类型和顺序(注意,不包括函数体)通知编译系统,以便在对包含函数调用的语句进行编译时,据此对其进行对照检查(例如函数名是否正确,实参与形参的类型和个数是否一致)。

5. main函数与exit函数

main函数中调用exit和return结果是一样的,但在子函数中调用return只是代表子函数终止了,在子函数中调用exit,那么程序终止

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void fun()
{
    printf("funn");
    //return;
    exit(0);
}

int main()
{
    fun();
    while (1);

    return 0;
}

6. 多文件(分文件)编程

6.1 分文件编程

  • 把函数声明放在头文件xxx.h中,在主函数中包含相应头文件

  • 在头文件对应的xxx.c中实现xxx.h声明的函数

6.2 防止头文件重复包含

当一个项目比较大时,往往都是分文件,这时候有可能不小心把同一个头文件 include 多次,或者头文件嵌套包含。

a.h 中包含 b.h :

#include "b.h"

b.h 中包含 a.h :

#include "a.h"

main.c 中使用其中头文件:

#include "a.h"

int main()
{
    return 0;
}

编译上面的例子,会出现如下错误:

为了避免同一个文件被include多次,C/C++中有两种方式,一种是 #ifndef 方式,一种是 #pragma once 方式

方法一:

//#ifndef 宏(宏的名字最好和文件相同,大写)
//#define  宏
#ifndef __SOMEFILE_H__
#define __SOMEFILE_H__

// 声明语句

#endif

方法二:

#pragma once

// 声明语句

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THE END
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