剑指信奥 | C 语言之一劳永逸的函数

逆序带来的思考

上次课，我们学习了字符数组，在最后，我们留下了一个思考题：

字符串的逆序

问题描述

完成字符串的逆序输出

输入格式

字符串 “Hello, String!”

输出格式

逆序结果 "!gnirtS ,olleH"

这道题是把字符串进行逆序 reverse处理，就是把原字符串反向输出。

代码片段是这样的：

#include <stdio.h>
int main() {
    // 原字符串
    char s[] = "Hello, World!";

   // TODO 实现原字符串的逆序，并输出

}

你做出来了吗？

我们一起来分析一下，要求得这个字符数组的逆序，只要能实现从后向前的循环输出就可以了。

但是既然要用到循环，我们需要知道这个字符数组元素的个数，如果知道了元素的个数，我们就可以用 for 循环的方式来实现逆序。

于是问题转化为怎样求得这个字符数组的元素个数。这个并不难，我们也可以在一个循环中用一个计数器来计算字符的个数。

但是，循环何时结束呢，不然就陷入无限循环了...

别忘了，上次课，我们提到了一个 C 语言中字符数组很特别的一点，就是每个数组的最后一个元素总是 \0，而这，就是我们循环结束的标志！

到此为止，我们有了解决这个问题的整体思路，那就一步一步的来实现吧。

代码 1：

#include <stdio.h>

int main() {
    char s[] = "Hello, World!";
    // 计数器，同时作为索引
    int count = 0;
    while (s[count] != '\0') {
        count++;
    }
    printf("%d", count); // 输出：13
    // TODO 实现原字符串的逆序，并输出
}

这样，我们求得了字符数组元素的个数 13。

代码 2：

#include <stdio.h>
int main() {
    char s[] = "Hello, World!";
    int count = 0;
    while (s[count] != '\0') {
        count++;
    }
    // TODO 实现原字符串的逆序，并输出
    // 定义逆序数组 r
    char r[count + 1];
    // 用 for 循环实现 s 的逆序，赋值给 r
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        r[i] = s[count - i - 1];
    }
    printf("%s", r); // 输出 !dlroW ,olleH
}

这样，我们就求得了 s 数组的逆序数组 r，并实现了输出。

问题是，现在这个代码过程只是把 “Hello, World!” 实现了逆序，如果换一个字符串，代码还需要做更改才可以，能不能避免这种重复性的操作呢？

让我们来探索一下 C 语言的函数，它可以解决这个问题。

C 语言的函数

函数 function 是 C 语言中非常重要的一个内容，任何的高级计算机语言都有函数的存在。

那什么是函数呢？

函数就是可以执行一个特定任务的代码块：

函数在数学中为两个不为空集的集合间的一种对应关系：输入值集合中的每项元素皆能对应唯一一项输出值集合中的元素。
Wikipedia

函数就像机器，给予输入产生输出

我们可以把函数看作一个“黑箱”，不必关注里面做了什么，只要了解这个黑箱需要什么输入，能够产生什么输出就可以，这样，这个函数就可以为我们所用。

其实，我们第一天写代码时，就已经接触过 C 语言的函数了：

C语言的基本结构单位是函数。

系统首先调用 main 函数（主函数），通过函数的嵌套调用，再调用其他函数。

函数可以是系统自带的函数，也可以是用户定义的函数。
Wikipedia

看到了吗？我们每次写的 int main(){} 就是 C 语言的一个函数，它是一个程序执行任务的开始。

而我们更加频繁使用的 printf() 也就是一个 C 语言的标准库函数，它被定义在头文件 header file stdio.h 中，所以，我们要做输出，必须引入这个头文件：

#include <stdio.h>

是不是更加清楚了我们代码的主体结构？

函数的分类

在 C 语言中，函数分为两大类：

标准库函数
自定义函数

我们来学习一个跟数学运算有关的库函数：sqrt() 是定义在头文件 math.h 中的一个库函数，它的作用是求一个数的平方根。

好，我们来测试一下：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
    double d = 9.0;
    double r = sqrt(d);
    printf("%lf", r); // 输出 3.000000
}

很快，我们得到了 9 的平方根。

函数的作用

使用函数有什么好处呢？

作用体现在很多方面，我们来了解一下函数比较明显的几个优势：

使用了函数的程序更容易理解、维护以及调试。
函数可以在其他程序中重用，提高了编码效率。
大的程序分解为小的模块，便于多人协同开发。

所以，重视函数，学好函数是开发大型程序的必要条件。

除了我们可以使用的大量的 C 语言标准库函数之外，我们在实际的编程过程中，更需要根据具体的需求编写属于我们自己的函数。

这意味着，我们不仅要会用函数，也需要会写函数，而这就是 C 语言的自定义函数。

那么，怎样来自己定义一个函数呢？

自定义函数

在 C 语言中，一个函数一般有以下几个部分组成：


返回类型 函数名(类型1 参数1, 类型2 参数2, ...) {
    // 函数体
    返回控制
}

看起来好像很复杂？我们先来定义一个函数：


int sum(int x, int y) {
    int z = x + y;
    return z;
}

这样我们就定义了一个计算两个整数之和的函数，从这个函数中，我们需要了解到：

这个函数的返回类型为 int
这个函数的名字是 sum
这个函数有两个参数 parameter x 和 y
这个函数的作用是求两个数的和
这个函数的返回值是两个数的和

这样，我们就完整的了解了一个 C 语言函数的定义过程。

在函数定义完成后，我们就可以使用这个函数了，这个过程叫做调用 calling：

#include <stdio.h>
int sum(int x, int y) {
    int z = x + y;
    return z;
}
int main() {
    printf("%d", sum(1, 2)); // 输出 3
}

我们在主函数 main() 中调用了函数 sum()，求得了 1 和 2 的和，得到了结果。

需要注意的是，在 C 语言中，函数的参数是可有可无的，函数的返回值也是可有可无的，因此，根据这一点，C 的函数又分为了这样几种类型：

无参无返回值
无参有返回值
有参无返回值
有参有返回值

那么，在实际编程过程中，我们到底要使用哪一种类型呢？

答案很简单：一切依据你的需要来，代码是死板的，编写代码的我们是灵活的～

最后一个思考题：实现用户输入的任意字符串的逆序，把这个逆序的过程编写为函数，试一下吧！

日积月累

function 函数
parameter 参数
calling 调用
header file 头文件

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