C语言 ——— 函数

函数是什么

库函数

学习使用 strcpy 库函数

自定义函数

写一个函数能找出两个整数中的最大值

写一个函数交换两个整型变量的内容

牛刀小试

写一个函数判断一个整数是否是素数

写一个函数判断某一年是否是闰年

写一个函数，实现一个整型有序数组的二分查找

函数的嵌套调用

函数的链式访问

一段有趣的代码

函数的声明、调用和定义

函数的定义

函数调用

函数声明

函数递归

什么是递归

递归的两个必要条件

一个简单的递归

牛刀小试

要求使用函数递归实现：接受一个无符号整型值，按照顺序打印他的每一位

要求写一个函数：能实现求字符串的长度

编写函数，不允许创建临时变量，求字符串的长度

函数是什么

在 C 语言里，函数和数学中的函数有相似之处

以数学函数 f(x)=2x+1 为例，当 x 取值不同时，函数会有不同的结果。比如 x=2 时，将 x=2 代入函数可得 f(2)=2×2+1=5；当 x=3 时，代入后得到 f(3)=2×3+1=7

同样，这个数学函数也能用 C 语言中的函数来表示。我们可以定义一个 C 语言函数，让它接收一个参数，在函数内部按照 2x+1 的规则进行计算并返回结果，从而实现与这个数学函数相同的功能

代码演示：

int f(int x)
{return 2*x + 1;
}int main()
{int x = 0;scanf("%d", &x);printf("%d\n", f(x));return 0;
}

库函数

在 C 语言里，为了方便使用常用功能，会将这些功能封装成一个个函数，这些函数被称为库函数，像 printf 函数、scanf 函数、strlen 函数等都属于库函数

需要注意的是，C 语言本身并没有直接实现这些库函数，而是制定了 C 语言的标准以及库函数的约定。比如对于 scanf 函数，C 语言标准规定了它的功能、函数名、参数和返回值等

而库函数的具体实现通常由编译器来完成，常见的编译器如 VS2022 编译器、gcc 编译器等，它们会依据 C 语言标准对库函数进行具体的编码实现，这样开发者就能在编程时直接使用这些库函数了

学习使用 strcpy 库函数

C/C++ 中的库函数信息，都可以在 cplusplus.com 网站 上查询到

如果想学习或了解某个库函数的用法、参数含义及功能，直接在这个网站搜索对应的函数名即可，它是编程中查阅库函数的实用资源

strcpy 库函数

“destination” 代表目的地字符串，“source” 代表源头字符串。当一个函数的返回值类型为 char* 时，意味着该函数返回的是目的地字符串的首地址

strcpy 是一个库函数，从其文档可知，它的功能是进行字符串拷贝。具体来说，就是把源头字符串的数据复制到目的地字符串，并且会覆盖目的地字符串原有的内容，同时还会将源头字符串末尾的结束符 '\0' 也一同复制过去

若要在代码中使用 strcpy 函数，需要包含相应的头文件，头文件代码如下：

#include<string.h>

代码演示：

char source[] =  "hello world";
char destination[] =  "xxxxxxxxxxxxxxxx";strcpy(destination, source);printf("%s\n", destination);

代码验证：

自定义函数

在编程中，自定义函数指的是开发者根据实际需求自己编写的函数。它和 C 语言中的库函数（如printf、strlen）一样，都遵循相同的基本结构，包括：

返回类型：函数执行完毕后输出的数据类型（如int、char*）；
参数：函数执行时需要的输入信息（可以没有参数，也可以有多个）；
返回值：通过return语句返回的结果（若无需返回结果，返回类型为void）

写一个函数能找出两个整数中的最大值

代码演示：

int get_max(int a, int b)
{return a > b ? a : b;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);int max = get_max(a, b);printf("%d\n", max);return 0;
}

写一个函数交换两个整型变量的内容

代码演示：

void Swap(int* a, int* b)
{int tmp = *a;*a = *b;*b = tmp;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);printf("交换前：a = %d；b = %d\n", a, b);Swap(&a, &b);printf("交换后：a = %d；b = %d\n", a, b);return 0;
}

在编写函数交换两个整型变量的值时，不能直接传递实参。这是因为在函数调用时，实参的值会被复制给形参，实参和形参分别占用不同的内存空间，也就是各自独立的空间。在函数内部对形参进行操作，只会改变形参的值，而不会影响到实参原本的值

为了真正实现交换两个实参的值，我们需要传递实参的地址。由于实参是 int 类型，所以函数的形参要使用 int* 类型来接收这些地址。int* 类型的变量可以存储整型变量的地址。在函数内部，通过 * 这个解引用关键字，我们可以根据存储的地址找到对应的实参，进而对实参的值进行修改，这样就能实现两个实参值的交换

牛刀小试

写一个函数判断一个整数是否是素数

代码演示：

int is_prime(int tmp)
{if (tmp <= 1)return 0;for (int i = 2; i <= sqrt(tmp); i++){if (tmp % i == 0)return 0;}return 1;
}int main()
{int input = 0;scanf("%d", &input);if (is_prime(input))printf("is prime\n");elseprintf("not is prime\n");return 0;
}

代码解析：

我们要编写一个函数来判断一个整数是否为素数。素数是指大于 1 且只能被 1 和自身整除的正整数。所以在判断之前，首先要排除小于等于 0 的整数，因为它们显然不符合素数的定义

该函数的返回规则是：返回 0 表示这个数不是素数，返回 1 表示这个数是素数

对于输入的变量 input，我们需要判断它是否为素数。判断的方法是，用 input 对 2 到 input - 1 之间的数进行取模运算。可以使用 for 循环来遍历这个区间内的所有数。如果在遍历过程中，input 对某个数取模的结果为 0，那就说明 input 除了 1 和它本身之外，还能被其他数整除，那么它就不是素数，此时函数直接返回 0

不过，其实并不需要从 2 遍历到 input - 1，只需要遍历 2 到 sqrt(input)（sqrt 是开平方函数）之间的数即可。这是因为如果一个数 input 不是素数，那么它一定可以分解为两个因数 m 和 n，即 input = m * n，其中 m 和 n 中至少有一个小于等于 sqrt(input)。所以，只要检查到 sqrt(input) 就可以判断 input 是否为素数了

如果 for 循环执行完毕都没有找到能整除 input 的数，那就说明 input 只能被 1 和它本身整除，即 input 是素数，此时函数返回 1

写一个函数判断某一年是否是闰年

代码演示：

int is_leap_year(int year)
{if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))return 1;elsereturn 0;
}int main()
{ int year = 0;scanf("%d", &year);is_leap_year(year);if (is_leap_year(year))printf("is leap year\n");elseprintf("not is leap year\n");return 0;
}

代码解析：

闰年的判断规则是能被 4 整除但不能被 100 整除，或能被 400 整除的年份

根据以上的规则编写出对应的逻辑代码，就能判断某一年是否是润年

写一个函数，实现一个整型有序数组的二分查找

代码演示：

int binary_search(int* parr, int size, int number)
{int left = 0;int right = size - 1;while (left <= right){int mid = (left + right) / 2;if (parr[mid] < number){left = mid + 1;}else if(parr[mid] > number){right = mid - 1;}else{return mid;}}return -1;
}int main()
{int arr[] = { 1,2,4,6,7,9,12,32,45,77,90 };int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int input = 0;scanf("%d", &input);int ret = binary_search(arr, size, input);if (ret == -1)printf("number not found\n");elseprintf("number index is: %d\n", ret);return 0;
}

代码解析：

我们要实现一个二分查找函数，二分查找是一种高效的查找算法，它的前提是数组必须是有序的。在函数调用时，需要传递三个参数：数组的指针 arr，用于访问数组元素；数组的元素个数 size，这样能确定查找范围；要查找的整数 input，即我们要在数组中找到的目标值

函数的返回值规则是：如果在数组中找到了目标值 input，就返回该值在数组中的下标；如果没有找到，就返回 -1，因为数组的下标最小是从 0 开始的， -1 可以作为一个明确的未找到的标识

初始化查找范围：定义两个变量，left 作为左下标，初始值设为 0，它指向数组的起始位置；right 作为右下标，初始值设为 size - 1，它指向数组的末尾位置
开始循环查找：使用 while 循环来进行查找，循环的条件是 left <= right。只要满足这个条件，就说明还有元素没有被检查过，查找过程可以继续
计算中间下标：在每次循环内部，计算中间元素的下标 mid，计算公式为 mid = (left + right) / 2。通过这个中间下标，我们可以将数组分成两部分
比较中间元素与目标值：
- 如果 input 大于中间元素 arr[mid]，说明目标值在数组的右半部分，此时更新 left 为 mid + 1，缩小查找范围到右半部分
- 如果 input 小于中间元素 arr[mid]，说明目标值在数组的左半部分，此时更新 right 为 mid - 1，缩小查找范围到左半部分
- 如果 input 等于中间元素 arr[mid]，说明已经找到了目标值，直接返回 mid，也就是目标值在数组中的下标
未找到目标值：如果 while 循环结束后还没有找到目标值，说明目标值不在数组中，此时返回 -1 即可

函数的嵌套调用

在编程中，当我们定义了多个函数后，有时会需要在一个函数的执行过程中，调用另一个函数来完成特定任务。这种 在一个函数内部调用另一个函数的方式，就是函数的嵌套调用

代码演示：

void print()
{printf("hello world\n");
}void three_print()
{for (int i = 0; i < 3; i++){print();}
}int main()
{three_print();return 0;
}

在 three_print 函数中调用了 print 函数，这就是函数的嵌套调用

函数的链式访问

函数的链式访问是一种编程技巧，它指的是将一个函数的返回值直接作为另一个函数的参数来使用

代码演示：

printf("%d\n", strlen("abcdef"));

把 strlen 函数的返回值作为 printf 函数的参数，这就是函数的链式访问

函数的链式访问可以让代码更加简洁和紧凑，避免创建中间变量。不过，在使用链式访问时也要注意代码的可读性，如果链式访问的函数过多，可能会让代码变得难以理解和调试。所以，在实际编程中要根据具体情况合理使用函数的链式访问

一段有趣的代码

代码演示：

printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));

问：最后在控制台上输出的结果是多少？

需明确 printf 函数的返回值为其输出的字符个数：

如：printf("%d", 1); 的返回值就是 1，printf("%d", 123); 的返回值就是 3

具体执行过程如下：

执行最内层 printf("%d", 43)，会先在控制台输出 43（共 2 个字符），返回值为 2
中间层 printf("%d", 2) 接收内层返回值，输出 2（1 个字符），返回值为 1
最外层 printf("%d", 1) 接收中间层返回值，输出 1（1 个字符）

综上，控制台输出结果为 4321

代码验证：

函数的声明、调用和定义

函数的定义

int Add(int a, int b)
{return a + b;
}

函数 Add 的功能为计算两个整数的和，其定义是实现该功能的具体代码逻辑，即通过设定参数接收两个整数输入，在函数体内执行加法运算，并将运算结果作为返回值输出，从而完成两个整数相加功能的程序实现

函数调用

int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);int sum = Add(a, b);printf("%d\n", sum);return 0;
}

在 main 函数里使用 Add 函数的操作，在编程中被称作函数调用，此操作可触发 Add 函数执行其预设功能

函数声明

// 函数声明
int Add(int a, int b);int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);// 函数调用int sum = Add(a, b);printf("%d\n", sum);return 0;
}// 函数定义
int Add(int a, int b)
{return a + b;
}

在 C 程序设计中，若自定义函数的定义位于 main 函数之后，则需在 main 函数执行前进行函数声明

这是由于程序遵循从上至下的执行逻辑，编译器在处理 main 函数时若未预先知晓自定义函数的存在，会因无法识别函数名称而报错

按照模块化编程规范，函数声明通常被放置在头文件（.h）中，用于告知编译器函数的参数类型和返回值类型；而函数的具体实现（定义）则集中存储在对应的源文件（.c）中，这种分离式设计有助于代码的组织、维护及复用，确保程序在编译阶段能够正确解析函数调用关系

函数递归

什么是递归

递归是函数直接或间接调用自身的编程方式。需定义基线条件（终止递归的条件）和递归条件（逐步逼近基线的逻辑），通过重复调用解决可分解为相似子问题的任务

递归的核心思维在于：把大事化小

递归的两个必要条件

基线条件（终止条件）：必须存在至少一个无需递归调用的终止条件，用于退出递归过程，避免无限循环；
递归条件：函数需通过自身调用逐步分解问题，且每次递归调用必须更接近基线条件，确保问题规模递减直至满足终止条件

一个简单的递归

int main()
{printf("hello\n");main();return 0;
}

若 main 函数直接调用自身，构成直接递归。由于该递归未设置基线条件（终止条件），程序会无限次递归调用自身，导致调用栈不断增长

当栈空间被耗尽时，将引发栈溢出错误，造成程序异常终止。这一现象体现了递归中终止条件的必要性 —— 缺少该条件会破坏递归的收敛性，最终导致内存资源耗尽

牛刀小试

要求使用函数递归实现：接受一个无符号整型值，按照顺序打印他的每一位

例如：

输入：1234 ；输入：1 2 3 4

代码演示：

void print_every_one(int n)
{if (n > 9){print_every_one(n / 10);}printf("%d ", n % 10);
}

代码解析：

该函数实现按顺序打印无符号整数每一位的功能，核心通过数学运算 %10（取个位）和 /10（去除个位）分解数字，并结合递归逐层处理

算法思路：

数字分解原理：

对于任意整数 n，n % 10 可获取其个位数字（如 123 % 10 = 3）
n / 10 可去除个位，得到高位数字（如 123 / 10 = 12）

通过重复这两步，可逐位拆解整数的每一位

递归过程分析（以 n = 123 为例）：

首次调用与递归展开

初始调用 print_every_one(123)，因 123 > 9，触发递归调用 print_every_one(123 / 10 = 12)
第二次调用 print_every_one(12)，因 12 > 9，继续递归调用 print_every_one(12 / 10 = 1)

基线条件触发（递归终止）

第三次调用 print_every_one(1)，此时 1 <= 9，不满足递归条件，跳过 if 语句，直接执行 printf("%d ", 1 % 10)，输出 1

逐层返回与后续打印

返回上一层（第二次调用，n = 12），执行 printf("%d ", 12 % 10)，输出 2
再返回初始层（首次调用，n = 123），执行 printf("%d ", 123 % 10)，输出 3

最终输出结果

控制台按递归返回顺序打印 1 2 3，实现从高位到低位的顺序输出

核心逻辑总结：

递归特性：通过不断将问题规模缩小（n / 10），直至满足基线条件（n <= 9）时终止递归，再逐层返回处理当前层的打印逻辑
执行顺序：递归调用时先处理高位（通过不断剥离个位），返回时再依次打印低位，利用调用栈的后进先出特性，自然实现从高位到低位的顺序输出

要求写一个函数：能实现求字符串的长度

代码演示：

int my_strlen(const char* s)
{int count = 0;while (*s != '\0'){count++;s++;}return count;
}

代码解析：

此函数 my_strlen 用于计算字符串的长度。参数 s 是一个指向字符串首字符的指针

在 C 语言里，字符串以 '\0' 作为结束标志。函数利用 while 循环来遍历字符串，只要当前指针 s 所指向的字符不是 '\0'，就表明还有字符需要统计

在循环内部，count 变量用于统计字符串中字符的数量，每统计一个字符，count 的值就加 1。同时，指针 s 通过 s++ 操作指向下一个字符，从而实现对字符串的逐字符遍历

当 s 指向 '\0' 时，意味着已经遍历完整个字符串，此时循环结束，count 变量中存储的数值就是字符串中字符的总个数，也就是该字符串的长度，最后将其作为函数的返回值返回

编写函数，不允许创建临时变量，求字符串的长度

代码演示：

int my_strlen(const char* s)
{if (*s == '\0')return 0;return 1 + my_strlen(s+1);
}

代码解析：

函数参数与返回值

该函数接受一个指向 const char 类型的指针 s 作为参数，const 表明此指针指向的字符串内容不能被修改。函数返回一个 int 类型的值，即字符串的长度

递归终止条件

在函数内部，首先会检查指针 s 所指向的字符是否为 '\0'。在 C 语言中，字符串以 '\0' 作为结束标志。如果当前字符是 '\0'，则意味着已经到达字符串的末尾，此时函数将返回 0。这是递归的终止条件，它确保了递归调用不会无限进行下去，避免出现栈溢出的错误

递归调用逻辑

若当前字符不是 '\0'，说明还未遍历完整个字符串。函数会将指针 s 向后移动一位（s + 1），使其指向下一个字符，然后再次调用 my_strlen 函数，以计算从下一个字符开始的子字符串的长度。由于当前字符也是字符串的一部分，所以在递归调用返回的结果上加 1，表示当前字符的长度。最终将这个累加后的结果作为当前字符串的长度返回

递归调用示例

假设传入的字符串为 "abc"，递归调用过程如下：