本章目標(biāo)

禿頭俠們好呀，今天我們一起學(xué)習(xí)函數(shù)！

目標(biāo)： 本章主要掌握函數(shù)的基本使用和遞歸

函數(shù)是什么

數(shù)學(xué)中我們常見到函數(shù)的概念。但是你了解C語言中的函數(shù)嗎？ 維基百科中對函數(shù)的定義：子程序

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，子程序（英語：Subroutine, procedure, function, routine, method,subprogram, callable unit），是一個(gè)大型程序中的某部分代碼， 由一個(gè)或多個(gè)語句塊組成。它負(fù)責(zé)完成某項(xiàng)特定任務(wù)，而且相較于其他代 碼，具備相對的獨(dú)立性。
一般會(huì)有輸入?yún)?shù)并有返回值，提供對過程的封裝和細(xì)節(jié)的隱藏。這些代碼通常被集成為軟件庫。

C語言中函數(shù)的分類

1.庫函數(shù)

2.自定義函數(shù)

庫函數(shù)

為什么會(huì)有庫函數(shù)？

1.我們知道在我們學(xué)習(xí)C語言編程的時(shí)候，總是在一個(gè)代碼編寫完成之后迫不及待的想知道結(jié)果，想把這個(gè)結(jié)果打印到我們的屏幕上看看。這個(gè)時(shí)候我們會(huì)頻繁的使用一個(gè)功能：將信息按照一定的格式打印到屏幕上（printf）。

2.在編程的過程中我們會(huì)頻繁的做一些字符串的拷貝工作（strcpy）。

3.在編程是我們也計(jì)算，總是會(huì)計(jì)算n的k次方這樣的運(yùn)算（pow）。

像上面我們描述的基礎(chǔ)功能，它們不是業(yè)務(wù)性的代碼。我們在開發(fā)的過程中每個(gè)程序員都可能用的到，為了支持可移植性和提高程序的效率，所以C語言的基礎(chǔ)庫中提供了一系列類似的庫函數(shù)，方便程序員進(jìn)行軟件開發(fā)。

那怎么學(xué)習(xí)庫函數(shù)呢？

這里我們簡單的看看：https://www.cplusplus.com

簡單的總結(jié)，C語言常用的庫函數(shù)都有：

• IO函數(shù)
• 字符串操作函數(shù)
• 字符操作函數(shù)
• 內(nèi)存操作函數(shù)
• 時(shí)間/日期函數(shù)
• 數(shù)學(xué)函數(shù)
• 其他庫函數(shù)

注： 但是庫函數(shù)必須知道的一個(gè)秘密就是：使用庫函數(shù)，必須包含 #include 對應(yīng)的頭文件。

如何學(xué)會(huì)使用庫函數(shù)？

庫函數(shù)不用全部記憶，需要的時(shí)候在此網(wǎng)址查找即可https://www.cplusplus.com

（所以看懂英文很重要，當(dāng)然你也可以選擇翻譯軟件）

自定義函數(shù)

如果庫函數(shù)能干所有的事情，那還要程序員干什么？

所以更加重要的是自定義函數(shù)。

自定義函數(shù)和庫函數(shù)一樣，有函數(shù)名，返回值類型和函數(shù)參數(shù)。 但是不一樣的是這些都是我們自己來設(shè) 計(jì)。這給程序員一個(gè)很大的發(fā)揮空間

函數(shù)的組成：

ret_type fun_name(para1, * )
{
statement;//語句項(xiàng)
}
ret_type 返回類型
fun_name 函數(shù)名
para1 函數(shù)參數(shù)

這里我們來舉一個(gè)例子：

寫一個(gè)函數(shù)可以找出兩個(gè)整數(shù)中的最大值

#include <stdio.h>
//get_max函數(shù)的設(shè)計(jì)
int get_max(int x, int y)
{
return (x>y)?(x):(y);
}
int main()
{
int num1 = 10;
int num2 = 20;
int max = get_max(num1, num2);
printf("max = %d\n", max);
return 0;
}

return (x>y)?(x):(y);此語句的意思是判斷X是否大于Y，如果X>Y則選擇：左邊的X值，否則選擇：右邊的Y值。

函數(shù)的參數(shù)

實(shí)際參數(shù)（實(shí)參）：

真實(shí)傳給函數(shù)的參數(shù)，叫實(shí)參。實(shí)參可以是：常量、變量、表達(dá)式、函數(shù)等。無論實(shí)參是何種類型的量，在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，它們都必須有確定的值，以便把這些值傳送給形參。

形式參數(shù)（形參）：

形式參數(shù)是指函數(shù)名后括號(hào)中的變量，因?yàn)樾问絽?shù)只有在函數(shù)被調(diào)用的過程中才實(shí)例化（分配內(nèi)存單元），所以叫形式參數(shù)。形式參數(shù)當(dāng)函數(shù)調(diào)用完成之后就自動(dòng)銷毀了。因此形式參數(shù)只在函數(shù)中有效。

寫一個(gè)函數(shù)可以交換兩個(gè)整形變量的內(nèi)容

#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{
int tmp = 0;
tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
void Swap2(int *px, int *py)
{
int tmp = 0;
tmp = *px;
*px = *py;
*py = tmp;
}
int main()
{
int num1 = 1;
int num2 = 2;
Swap1(num1, num2);
printf("Swap1::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
Swap2(&num1, &num2);
printf("Swap2::num1 = %d num2 = %d\n", num1, num2);
return 0;
}

上面代碼Swap1和Swap2函數(shù)中的參數(shù) x，y，px，py 都是形式參數(shù)。在main函數(shù)中傳給Swap1的num1，num2和傳給Swap2函數(shù)的&num1，&num2是實(shí)際參數(shù)。

經(jīng)分析：

這里可看到Swap1函數(shù)在調(diào)用時(shí)，x，y擁有自己的空間，同時(shí)擁有了和實(shí)參一樣的內(nèi)容。所以我們可以簡單的認(rèn)為：形參實(shí)例化之后其實(shí)相當(dāng)于實(shí)參的一份臨時(shí)拷貝

Swap2函數(shù)在調(diào)用時(shí)，px,py沒有再開辟空間，而就是num1,num2的地址。

函數(shù)的調(diào)用：

傳值調(diào)用

函數(shù)的形參和實(shí)參分別占有不同內(nèi)存塊，對形參的修改不會(huì)影響實(shí)參。

傳址調(diào)用

傳址調(diào)用是把函數(shù)外部創(chuàng)建變量的內(nèi)存地址傳遞給函數(shù)參數(shù)的一種調(diào)用函數(shù)的方式。
這種傳參方式可以讓函數(shù)和函數(shù)外邊的變量建立起正真的聯(lián)系，也就是函數(shù)內(nèi)部可以直接操作函數(shù)外部的變量

函數(shù)的嵌套調(diào)用和鏈?zhǔn)皆L問

函數(shù)和函數(shù)之間可以有機(jī)的組合的。

嵌套調(diào)用

#include <stdio.h>
void new_line()
{
printf("hehe\n");
}
void three_line()
{
int i = 0;
for(i=0; i<3; i++)
	{
new_line();
	}
}
int main()
{
three_line();
return 0;
}

鏈?zhǔn)皆L問

把一個(gè)函數(shù)的返回值作為另外一個(gè)函數(shù)的參數(shù)

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[20] = "hello";
	int ret = strlen(strcat(arr, "bit"));
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

自己按照前面說的網(wǎng)址去學(xué)習(xí)一下 strlen和 strcat 看看這題答案是多少

這個(gè)結(jié)果又是多少呢？

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));
return 0;
}

這里需要知道printf函數(shù)的返回值是多少

printf函數(shù)的返回值是打印的字符數(shù)

此題從最里面一層看printf("%d", 43)先打印出來43

因?yàn)槭?個(gè)字符，所以返回值為2，

printf("%d", printf("%d", 43))相當(dāng)于printf("%d", 2)

然后打印2，因?yàn)槭?個(gè)字符，所以返回1

printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)))相當(dāng)于printf("%d", 1)

所以最終打印4321

函數(shù)的聲明和定義

函數(shù)聲明：

告訴編譯器有一個(gè)函數(shù)叫什么，參數(shù)是什么，返回類型是什么。但是具體是不是存在，無關(guān)緊要。函數(shù)的聲明一般出現(xiàn)在函數(shù)的使用之前。要滿足先聲明后使用。函數(shù)的聲明一般要放在頭文件中的。

函數(shù)定義：

函數(shù)的定義是指函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，交待函數(shù)的功能實(shí)現(xiàn)。

所以可以在比如test.h里放函數(shù)的聲明
在test.c中放函數(shù)的定義實(shí)現(xiàn)

函數(shù)遞歸

什么是遞歸？

程序調(diào)用自身的編程技巧稱為遞歸（ recursion）。 遞歸做為一種算法在程序設(shè)計(jì)語言中廣泛應(yīng)用。一個(gè)過程或函數(shù)在其定義或說明中有直接或間接調(diào)用自身的一種方法，它通常把一個(gè)大型復(fù)雜的問題層層轉(zhuǎn)化為一個(gè)與原問題相似的規(guī)模較小的問題來求解，遞歸策略只需少量的程序就可描述出解題過程所需要的多次重復(fù)計(jì)算，大大地減少了程序的代碼量。 遞歸的主要思考方式在于：把大事化小

遞歸的兩個(gè)必要條件

• 存在限制條件，當(dāng)滿足這個(gè)限制條件的時(shí)候，遞歸便不再繼續(xù)。
• 每次遞歸調(diào)用之后越來越接近這個(gè)限制條件

接受一個(gè)整型值（無符號(hào)），按照順序打印它的每一位。 例如： 輸入：1234，輸出 1 2 3 4

#include<stdio.h>
#include<string.h>
void print(int n)
{
	if (n > 9)
	{
		print(n / 10);
	}
	printf("%d ", n % 10);
}
int main()
{
	int num = 1234;
	print(num);
	return 0;
}

編寫函數(shù)不允許創(chuàng)建臨時(shí)變量，求字符串的長度。

#include <stdio.h>
int Strlen(const char* str)
{
	if (*str == '\0')
		return 0;
	else return 1 + Strlen(str + 1);
}
int main()
{
	char* p = "abcdef";
	int len = Strlen(p);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

以上兩個(gè)代碼，都是對函數(shù)遞歸的使用

遞歸與迭代

求n的階乘。（不考慮溢出）

int factorial(int n)
{
	if (n <= 1)
		return 1;
	else
		return n * factorial(n - 1);
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	int ret = factorial(n);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

求第n個(gè)斐波那契數(shù)。（不考慮溢出）

首先什么是斐波那契數(shù)？

就是前兩數(shù)之和等于第三個(gè)數(shù)

int fib(int n)
{
if (n <= 2)
return 1;
else
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

運(yùn)行結(jié)果需要很長時(shí)間才顯示出來為什么？

我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了問題

• 在使用 fib 這個(gè)函數(shù)的時(shí)候如果我們要計(jì)算第50個(gè)斐波那契數(shù)字的時(shí)候特別耗費(fèi)時(shí)間。
• 使用factorial函數(shù)求10000的階乘（不考慮結(jié)果的正確性），程序會(huì)崩潰

我們發(fā)現(xiàn) fib 函數(shù)在調(diào)用的過程中很多計(jì)算其實(shí)在一直重復(fù)

int count = 0;//全局變量
int fib(int n)
{
if(n == 3)
count++;
if (n <= 2)
return 1;
else
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

我們用一段代碼來看一下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)count是一個(gè)很大的值，說明代碼重復(fù)計(jì)算了很多次

在調(diào)試 factorial 函數(shù)的時(shí)候，如果你的參數(shù)比較大，那就會(huì)報(bào)錯(cuò)： stack overflow（棧溢出） 這樣的信息。 系統(tǒng)分配給程序的?？臻g是有限的，但是如果出現(xiàn)了死循環(huán)，或者（死遞歸），這樣有可能導(dǎo)致一直開辟?？臻g，最終產(chǎn)生?？臻g耗盡的情況，這樣的現(xiàn)象我們稱為棧溢出。

所以有時(shí)使用遞歸可以簡化問題，有時(shí)反而把問題復(fù)雜了

調(diào)整后：

//求n的階乘
int factorial(int n)
{
	int tmp = 1;
	while (n > 1)
	{
		tmp *= n;
		n -= 1;
	}
	return tmp;
}

//求第n個(gè)斐波那契數(shù)
#include<stdio.h>
int Fib(int n)
{
	int a = 1, b = 1, c = 1;
	while (n > 2)
	{
		c = a + b;
		a = b;
		b = c;
		n--;
	}
	return c;
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	int ret = Fib(n);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

所以要根據(jù)不同的情況使用不同的方法，才能使得問題更高效地解決！

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!

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