c语言函数程序设计的思路（一起学C程序设计第七课）

C语言函数

在使用visual studio练习编程的时候，可能会出现这样的情况：做了很多的语法练习，既有单独一行语句的练习，也有解决一个课后习题这样一个完整的程序，它们都在同一个main()主函数中，在调试中可能要注释掉一些代码，单独去看当前的一段代码，这样操作有点繁琐，而且主函数越来越“臃肿”显得结构混乱，那怎样能解决这个问题呢？如果把要调试的这段代码独立出来，和其他代码互不影响，需要的时候再去主函数里调用，这样就会使得练习调试方便的多，这段独立代码的形式就是今天的主题——函数。

注意，请认真学习完《C程序设计（第五版）》第七章后再阅读本文会有更大的收获。

函数

我们可以把函数理解成一个迷你型的程序，它有输入输出，也实现了某些算法逻辑。

函数输入——参数

一般基础类型参数，如整型、浮点、字符等，实参的值传递给形参，它们互不影响。

数组类型的参数，由于数组实参传递的是数组首个元素的存储地址，所以形参实际上还是指向同一个数组的，如果形参的值发生变化，相应的实参也会受影响。

函数输出——返回值

通常，我们会统一函数定义的数据类型和return值的数据类型，应该避免“强制数据类型转换”的情况，让程序更加的严谨。

当然，严谨也就意味着失去一些“自由度”，其他的语言比如PHP、Python没有这样的要求，它们甚至没有函数数据类型这样的定义。毕竟每种语言的设计初衷和理念都不太相同，在今后的学习使用中去体会设计者的思路。

函数体

函数体是函数的核心，函数功能的实现都在这里进行编码。在构建函数体的过程中，推荐的做法是先写出框架，再补齐逻辑代码。比如函数体内有一个for循环，那就先出for循环的框架，然后再写continue以及break跳出循环的判断节点，最后再来补齐这里面的逻辑。

函数调用

自定义函数调用

当前源文件调用，在自定义函数之前调用要声明，之后则不用声明。

其他源文件调用，要用extern进行声明。

系统函数调用

使用系统函数前要包含进来相应的头文件，比如使用数学函数sqrt()要在文件开头包含math.h头文件：#include <math.h>，前面还用过字符串相关的系统函数，以及最普遍的系统标准输入输出函数。

嵌套调用

函数A的函数体内调用函数B，函数B的函数体内调用函数C……需要注意的是不能“反调用”，比如A调用B，B又调用了A，或者A调用B，B调用C，C里又调用A，这样就形成了“死循环”。

递归调用

所谓函数的递归调用就是返回值里有部分构成是函数自身。在写递归函数需要注意的点是递归是有限的，一定要有终止的逻辑，让递归函数不再调用自身从而结束递归；否则无限递归下去也是一种“死循环”。

如果递归过程中要存储一些过程中的数据，这时候可以使用static局部变量使得静态化存储，或者以形参数组的形式在函数内部使用。

函数作用域

C语言中，默认自定义的函数是外部函数，即全局函数，可以被其他源文件调用；而内部函数则是相对于函数所在的源文件来界定的，只能在当前源文件内被调用。

所以，函数作用域最小范围是其所在的源文件，除此之外就是作用于全局（所有源文件）。

变量作用域和存储类型

书中的表7.2总结得很全面，了解作用域和存储类型，使得我们在写程序的时候更加严谨规范，不随意定义全局的变量，使程序数据更加“安全”。

对于初学者来说，这些偏理论的知识往往都比较难理解，也很枯燥。笔者推荐在学习的过程中结合visual studio进行实操练习，通过代码辅助增强对这些理论知识的理解；做到知其然也知其所以然，培养好的编程习惯，从底层了解变量的作用域和存储特性，也为学习其他的高级语言做铺垫。

static关键字

static外部变量/外部函数

当static关键字作用在外部变量/外部函数上，意味着该外部变量/外部函数只能在当前的源文件内进行使用，无法跨文件调用。

static局部变量

当static关键字作用在内部变量上，意味着该局部变量不随着所在函数调用完毕后释放内存，即存储方式由动态存储变为静态存储。

实战编程

首先，看一下练习编程的目录结构和多个源文件互相调用运行的规则，顺便把刚学习的知识运用上。

练习目录结构

在源文件目录下创.c结尾的源文件，程序运行的入口文件是main.c，从main()函数开始执行。笔者把每一章节的程序练习单独建立对应的源文件如lesson7.c，在lesson7.c里再创建lesson7()函数，这个函数相当于它所在源文件的主函数，然后在main()函数里调用lesson7()，具体结构如下：

注意，这里的单个源文件中定义的练习函数都加了static关键词表示仅在当前源文件中调用，这样避免与其他源文件同名时造成冲突。

写两个函数分别求两个整数的最大公约数和最小公倍数

这个题目在之前的练习中已经做过，具体算法不再分析，参考一下：

static int maxCommonDivisor(int a, int b) { int divisor = 1; for (int i = 1; i <= a; i ) { if (a % i == 0 && b % i == 0) { divisor = i; } } return divisor; } static int minCommonMultiple(int a, int b) { int multiple = 1; int min = a > b ? b : a; int i = 1; while (1) { multiple = min * i; if (multiple % a == 0 && multiple % b == 0) { return multiple; } i ; } }

写一个函数，使给定的一个3x3的二维数组转置，即行列互换。

这个题目很简单，比较直接的实现思路是把给定的数组拷贝一份，然后循环把数组的元素重新赋值即可，赋值逻辑为：array[i][j] = arrayCopy[j][i]。为了加深理解函数的嵌套调用，我们增加两个函数：一个是输出二维数组函数，做转置前后的输出对比；另一个是拷贝二维数组的函数，供转置函数去调用，代码参考如下：

static void transpose(int array[3][3]); static void printfArray(int array[3][3]); int array[3][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9} }; printfArray(array, 3); transpose(array); printf("=====================\n"); printfArray(array, 3); static void printfArray(int array[][3], int length) { for (int i = 0; i < length; i ) { for (int j = 0; j < length; j ) { printf("%d\t", array[i][j]); } printf("\n"); } } static void transpose(int array[3][3]) { int length = 3; int array_copy[3][3]; static void copyArray(int dest_array[][3], int origin_array[][3], int length); copyArray(array_copy, array, length); for (int i = 0; i < length; i ) { for (int j = 0; j < length; j ) { array[i][j] = array_copy[j][i]; } } } static void copyArray(int dest_array[][3], int origin_array[][3], int length) { for (int i = 0; i < length; i ) { for (int j = 0; j < length; j ) { dest_array[i][j] = origin_array[i][j]; } } }

用递归法将一个整数n转换成字符串。例如输入483，应输出字符串“483”。n的位数不确定，可以是任意位数的整数。

本题明确使用递归函数，函数的输入是一个n位数，输出是个位数（末位数）。算法的核心就是求每一位的数字：

1. n位数直接对10取余，得到个位上的数字
2. n位数除以10取整，然后再对10取余，得到十位上的数字
3. n位数除以100取整，然后再对10取余，得到百位上的数字

总结一下这个算法就是：对于输入的数据算出末位数字并输出，然后把输入数据的末位截掉变成下次调用的输入值，只要当前数据不是1位数，那就继续递归调用下去。

递归调用的条件是至关重要的，这里通过判断对10取余的结果是不是他自身来决定是否一直递归调用下去，代码参考：

static void printLastnumber(long number) { int n = number % 10; if (n != number) { printLastNumber(number / 10); } n = (n < 0 && n != number) ? -n : n; printf("%d", n); }

PS：如果输入值为负数，则判断一下不是取到最后一位就把负数转成正数输出，不判断会把“-123”输出成“-1-2-3”。

总结

函数的定义和设计参考以下几点：

1. 复用性，在项目里有很多模块，如果模块1中要按照某种算法计算两个数的关联性，模块2中也要用同样的算法计算两个数的关联性，这样我们就可以把计算两个数关联性的代码提取出来作为单独的函数，再去供不同的模块调用。
2. 可扩展，一个函数根据用户数据做商品推荐，随着用户行为的不断丰富，函数体的推荐算法也不断的优化，在不改变函数的输入和输出的前提下去做功能性的扩展和补充。
3. 解耦合，一个函数A处理输入的时候又要用函数B来预处理输入，或者经过计算后再用函数C去输出，这里A依赖其他函数B和C，使它们之间耦合性增强，牵一发而动全身，这样的函数设计是不提倡的。
4. 抽象，在之前的文章也提到过“要把业务问题抽象成数学问题”，这一点在后面做实际的项目中才能有深刻的认知。

在熟练掌握C语言函数的用法和一些特性之后，就可以组织构建模块进行常规的项目开发了，后续笔者会做一些简单的但是模块体系相对完善的项目演练，我们一起通过具体项目的开发练习来把C语言这门工具用起来。

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