『C语言教程』4. 函数

T09:06:00+08:00

〇、什么是函数

一天老师给了你一个数 a ，要你求出 a 的阶乘，于是你在 main 函数中写了下面的代码：

int x, ans = 1;
scanf("%d", &x);

int i;
for (i = 2; i <= x; i++) ans *= i;

printf("%d\n", ans);

第二天，老师突发奇想，想要你求出 a 的阶乘的阶乘，于是你在 main 函数中写了下面的代码：

int x
scanf("%d", &x);

int i, ans1 = 1;
for (i = 2; i <= x; i++)    ans1 *= i;

int ans2 = 1;
for (i = 2; i <= ans1; i++) ans2 *= i;

printf("%d\n", ans2);

第三天，老师再次突发奇想，想要你求 a 的阶乘的阶乘的阶乘

......

我们发现，下面这两段代码，十分相似：

for (i = 2; i <= x; i++)    ans1 *= i;

for (i = 2; i <= ans1; i++) ans2 *= i;

它们的作用都是依照 某一个给定的数，计算其阶乘得到 结果，

执行过程都是将从 2 到 某一个给定的数 累乘起来得到一个 结果，我们可以把它们抽象成下图：

如果可以只写一次这一坨代码，在以后需要计算针对不同的 x 的结果时将 x 传递给这一坨代码（比如此例中，将 x 放到 for循环的条件中），那么一定很省事。

—— 于是，函数 产生了

函数 即为一段写好的可以反复使用代码。

一些概念

• 函数的 参数：为传递给函数的值，在函数中可以使用。

在上例中即为 x

• 函数的 返回值：即为函数的输出，调用函数所得到的值。（当然也有些函数没有返回值）

• 调用 函数：将参数传给函数，运行这一坨代码。

函数原型

用来描述一个函数，提供了最基础的函数名、参数个数及对应类型、返回值类型的信息。

长这样：

<返回值类型> <函数名>(<参数1类型>, <参数2类型>...);

比如：

int factorial(int);

这个函数原型说明了名为 factorial 的函数有一个 int 型的参数，其返回值是 int 型的。

一、使用 —— 调用函数

调用函数就是使用 函数名 加 小括号 并在小括号中给定 参数。

如果该函数有返回值，那么在函数执行完并返回了返回值后，这一段语句就会有一个值，等于返回值。

我们来看一些我们已经用了很久的函数：

1.1 sqrt 函数

函数原型：

double sqrt(double);

名为 sqrt，有一个 double 型参数，返回值为 double 类型

使用：

printf("%lf", sqrt(2));

这里使用了 sqrt(2) 调用了 sqrt 函数，并在小括号中写了 2 作为参数。

发起了调用后，当 sqrt 内所写的一坨代码运行完后得到结果（根号2）并作为返回值返回后，sqrt(2) 则具有一个值，等于该返回值（根号2），也就是说当函数得到 1.41421 的返回值后，这段话相当于这样：

printf("%lf", 1.41421);

1.2 putchar 函数

函数原型：

void putchar(char);

名为 putchar，有一个 char 型参数，返回值为 void 类型

你可能会想，WTF？？void 是什么类型。

记得上面提到有些函数是没有返回值的么，就像是这样：

也就是这个函数内的一坨代码只是执行特定的功能，而非要得到一个具体的结果：

putchar('\n');

这里使用了 putchar('\n') 调用了 putchar 函数，并在小括号中写了 \n 作为参数。

发起调用后，会运行 putchar 内的一坨代码，这一坨代码的功能则是将参数提供的字符打印出来。

二、创造 —— 定义函数

我们其实早就在定义函数了，来看看主函数 main：

int main() {

    return 0;
}

我们写了这一坨代码就是定义了主函数，程序每次运行的时候会调用主函数。

定义函数的格式是这样的：

函数返回值 函数名(参数1类型 参数1名, 参数2类型 参数2名...) {
    // ...
}

这段东西分为两个部分：

• 函数头 函数返回值 函数名(参数1类型 参数1名, 参数2类型 参数2名...)

长得和函数原型很像，不过给每个参数都起了个名。

• 函数体 { \\... }

大括号扩者的，我们所说的那 "一坨代码"。

我们再回来看主函数：

int main() {

    return 0;
}

像函数原型一样，int 说明这个函数返回值是 int 型的，括号里是空，也就是没有参数。

return 0 是一个语句，含义是 以0为返回值 退出函数。

一般程序正常运行退出返回值都是0，如果不是0则是发生了 运行时错误（Runtime Error）（比如运算过程中作为除数的变量值为0啊等等）。

我们来一步步动手创造函数吧。

Lv1 参数

定义：

void printSth() {
    printf("Hello GuGuGu.\n");
}

返回值为 void 类型（无返回值），无参数，名为 printSth 。

调用：

int main() {
    printSth();
    printSth();
    printSth();
    return 0;
}

调用了3次这个函数，结果应该是打印出来三行 Hello GuGuGu. 。

---

假如我想添加一个参数 n 让输出的 Gu 的数量取决于这个 n 呢？

定义：

void printSth(int n) {
    printf("Hello ");
    while (n--) printf("Gu");
    puts(".");
}

puts 函数的作用是输出字符串并换行。

调用：

int main() {
    int i;
    for (i = 1; i <= 3; i++) printSth(i);
    return 0;
}

调用了3次，传入的参数分别为 1 2 3，结果应该是打印出来：

Hello Gu.
Hello GuGu.
Hello GuGuGu.

Lv2 返回值

假如说我想编写一个函数来计算一个数的阶乘，并将这个结果返回。

定义：

int fac(int x) {
    int i, ans = 1;
    for (i = 2; i <= x; i++) ans *= i;
    return ans;
}

返回值为 int 类型，名为 fac 有一个 int 型的参数。

调用：

int main() {
    int i;
    for (i = 1; i <= 5; i++) printf("%d! = %d\n", i, fac(i));
    return 0;
}

在执行5次 printf 语句的时候分别都调用了1次，传入的参数分别为 1...5 。

每次调用时，将 i 的值取出赋给 x ，并执行函数体，计算得到 ans 后通过 return 返回，于是 fac(i) 有一个值（即为返回值），将其打印出来。

Lv3 递归

我们不难得到这样一个数学规律（或者说递推公式）： $$ \begin{cases} \Large n! = n \times (n-1)! \ \Large 1! = 1 \end{cases} $$ 注意，函数是可以自己调用自己的，那么我们可以改造下我们求阶乘的函数：

int fac(int x) {
    if (x == 1) return 1;
    return x * fac(x-1);
}

假如传入 5，函数的调用与返回情况应如下图所示：

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【差不多？】

scanf(): int scanf(char *format[, argument, ...]);
printf(): int printf(const char *format, ...);
//  返回值为int 表示正确输入输出的参数个数。

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