一、引言

        在 C 语言中，函数是一组执行特定任务的代码块。通过将复杂的程序逻辑划分为多个函数，不仅能提高代码的可读性、可维护性，还便于代码的复用。无论是简单的数学计算，还是复杂的系统操作，函数都发挥着核心作用。掌握函数的使用方法，是提升 C 语言编程能力的重要环节。

二、函数的定义

  2.1 基本语法：

返回值类型 函数名(参数列表) {     // 函数体     语句;     return 返回值; }

返回值类型：指定函数执行完成后返回的数据类型，若函数无需返回值，使用void。

函数名：遵循标识符命名规则，用于唯一标识函数。

参数列表：可以包含零个或多个参数声明，参数之间用逗号分隔，若没有参数，使用void或留空。

函数体：由一系列语句组成，是函数执行的具体逻辑。

return 语句：用于终止函数执行，并将返回值传递给调用者。若无返回值，return语句可省略。

  2.2 示例：

        计算两个整数之和的函数：

int add(int a, int b) {int sum = a + b;return sum;
}

        此函数add接收两个int类型参数a和b，计算它们的和并返回。

三、函数的声明

  3.1 声明的作用：

        函数声明告知编译器函数的名称、返回值类型和参数类型，使编译器在编译时能够对函数调用进行合法性检查。函数声明通常放在调用函数的代码之前。

  3.2 语法：

返回值类型 函数名(参数列表);

        声明与定义类似，但函数声明末尾需加分号，且函数体部分省略。例如，上述add函数的声明为：

int add(int a, int b);

  3.3 声明的位置：

        全局声明：在所有函数外部声明，作用域为整个源文件，可被文件内所有函数调用。

        局部声明：在函数内部声明，作用域仅限于该函数内部。一般用于在函数内部调用其他自定义函数时，确保编译器知晓被调用函数的信息。

四、函数的调用

  4.1 调用方式：

        通过函数名后跟一对圆括号来调用函数，若函数有参数，在括号内传入相应参数值。例如调用上述add函数：

int result = add(3, 5);

        此语句将调用add函数，传入参数 3 和 5，函数返回值赋给result变量。

  4.2 函数调用过程：

        参数传递：将实际参数的值复制给函数定义中的形式参数。

        执行函数体：按照函数体中的语句顺序执行代码。

        返回值处理：遇到return语句时，函数终止执行，将返回值传递给调用处，继续执行调用函数后的代码。

五、函数参数

  5.1 形式参数与实际参数：

        形式参数：函数定义中参数列表里的参数，在函数被调用前并不占用实际内存空间，只有在函数调用时才被分配内存并接收实际参数的值。

        实际参数：函数调用时传递给函数的表达式、变量或常量。例如在add(3, 5)中，3 和 5 就是实际参数。

  5.2 参数传递方式：

        值传递：C 语言默认的参数传递方式。实际参数的值被复制到形式参数中，函数内部对形式参数的修改不会影响实际参数。例如：

void modify(int num) {num = num * 2;
}
int main() {int value = 5;modify(value);// value 仍为 5，未被修改return 0;
}

        指针传递：通过传递变量的地址来实现。函数内部可通过指针修改所指向的实际变量的值。例如：

void modify(int *ptr) {*ptr = *ptr * 2;
}
int main() {int value = 5;modify(&value);// value 变为 10，已被修改return 0;
}

  5.3 可变参数：

        C 语言允许函数接受可变数量的参数，通过<stdarg.h>头文件中的宏来实现。例如printf函数就是典型的可变参数函数。

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
int sum(int count, ...) {va_list args;va_start(args, count);int result = 0;for (int i = 0; i < count; i++) {result += va_arg(args, int);}va_end(args);return result;
}
int main() {int total = sum(3, 1, 2, 3);// total 为 6return 0;
}

        上述sum函数可接受任意数量的整数参数，并计算它们的和。

六、函数的返回值

  6.1 返回值类型：

        函数的返回值类型在函数定义和声明时指定。返回值类型必须与return语句后表达式的类型兼容。若不兼容，编译器会进行类型转换。例如：

double divide(int a, int b) {return (double)a / b;
}

该函数将两个整数相除，并返回double类型的结果。

  6.2 无返回值函数：

        若函数无需返回值，使用void作为返回值类型。例如：

void printMessage() {printf("Hello, World!\n");
}

        此类函数执行完函数体后，直接返回调用处，无需return语句。若使用return，其后不能有返回值表达式。

七、函数指针

  7.1 定义与使用：

        函数指针是指向函数的指针变量。通过函数指针可以调用函数，常用于实现回调函数等功能。

// 定义函数指针类型
typedef int (*FuncPtr)(int, int);
int add(int a, int b) {return a + b;
}
int main() {FuncPtr ptr = add;int result = ptr(3, 5);// result 为 8return 0;
}

        上述代码中，FuncPtr是一个指向返回值为int，接受两个int类型参数的函数指针类型。通过FuncPtr定义指针变量ptr，并使其指向add函数，然后通过ptr调用add函数。

  7.2 函数指针作为参数：

        函数指针可作为其他函数的参数，用于将一个函数的行为传递给另一个函数。例如：

int operate(int a, int b, int (*func)(int, int)) {return func(a, b);
}
int add(int a, int b) {return a + b;
}
int subtract(int a, int b) {return a - b;
}
int main() {int result1 = operate(5, 3, add);int result2 = operate(5, 3, subtract);// result1 为 8，result2 为 2return 0;
}

        operate函数接受两个整数和一个函数指针作为参数，通过函数指针调用不同的函数进行计算。

八、递归函数

  8.1 递归的概念：

        递归函数是指在函数内部调用自身的函数。递归通常用于解决可以分解为更小、相似问题的场景。递归函数必须有终止条件，否则会导致无限递归，最终耗尽系统资源。

  8.2 示例：

        计算阶乘的递归函数：

int factorial(int n) {if (n == 0 || n == 1) {return 1;} else {return n * factorial(n - 1);}
}

        当n为 0 或 1 时，函数返回 1 作为终止条件；否则，通过递归调用factorial(n - 1)计算n的阶乘。

九、函数的作用域与存储类

  9.1 作用域:

        函数的作用域从函数定义处开始，到文件末尾结束。函数内部定义的变量为局部变量，作用域仅限于函数内部；在函数外部定义的变量为全局变量，作用域为整个源文件。若在函数内部定义了与全局变量同名的局部变量，在函数内部局部变量会覆盖全局变量。

  9.2 存储类:

        自动存储类（auto）：函数内定义的局部变量默认是自动存储类，存储在栈中，函数执行结束时，变量所占用的内存被释放。

        静态存储类（static）：若将局部变量声明为static，其生命周期会延长至程序结束，且在函数多次调用间保持值不变。静态局部变量存储在静态存储区。例如：

void increment() {static int count = 0;count++;printf("Count: %d\n", count);
}

        每次调用increment函数，count的值都会递增并保留。