ch04 函数

concept ^[1]

函数 (function) 是执行任务的语句块。

函数的作用：

• 提高代码的可重用性并减少冗余
• 代码模块化
• 代码易读性
• 使代码模块化

函数的分类

C语言中有两种类型的函数：

• 标准库函数：C中的内置函数，在头文件中定义
  • #include <stdio.h>
• 用户自定义函数：用户自定义的函数
  • #include "stdio.h"

函数三部曲

C语言中函数分为三个方面，声明(declaration)，定义(defining)，调用(calling)

声明

声明是让编译器知道函数的名称、参数信息、参数的返回值的类型。

(type) function_name({type args...});

隐式声明(implicit) ：当在main之后定义的函数而未声明，默认编译器会做隐式声明。

ISO/IEC 9899:1990 中 关于函数声明的部分：

函数在调用前必须有一个可用的声明，如果没有被声明，则该函数默认被隐式声明，该隐式声明没有参数，返回值为int ^[2]

定义

C中函数定义的语法如下

return_type function_name(arg1, arg2, ... argn)
{
	function body // 函数中要处理任务的逻辑
}

• return_type：函数返回值的数据类型
• function_name：函数名
• arg1, arg2, …argn：参数列表（可选），定义传递给函数的数据类型、顺序和参数的数量。
• function body：调用函数时任务处理和执行的语句

调用

调用是指要由编译器执行的函数，可以在任何部分调用

虚函数void

如果函数没有返回值，则使用关键字 void，主要用于两个方面：

• 打印具体信息供用户阅读的函数
• 引用参数，函数通常不是用于返回一个内容，而是修改引用参数的，无需返回值

void 关键字使用注意：

• void仅用于限定函数返回值，函数参数，不可以修饰变量，因为无法对无类型的变量分配指针

• void修饰指针时表示泛指针，可以无需强制转换为其他类型的指针

  void *ptr=NULL;
  char * a="1234";
  printf("a %s\n", a);
  ptr = a;
  printf("%s\n", (char*)ptr);
  

宏函数

宏函数是指带有参数的宏(Macro-Arguments)，具有类似函数的功能，例如下列时一个获取最小值的宏函数

#define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
    char a='a';
    char b='b';
    char x = min(a, b);         // →  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
    char y = min(1, 2);         // →  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
    printf("x is %c, y is %c\n", x, y);

宏函数危险部分

在上面例子中存在一些不安全部分

• 错误嵌套：

• 括号优先级：#define ceil_div(x, y) x + y 因为宏函数带有的括号是围绕这个宏函数的，会存在运算符优先级问题，如果用上述宏函数进行输出得到的结果为：ceil_div(2, 3) * 10 = 32 ，因为括号不是表达式的括号

  • 解决方法：每一个宏函数的参数需要用括号括起来 #define ceil_div(x, y) (x + y)

• 吞分号：#define NEW_MACRO() ({ int x = 1; int y = 2; x+y; }) 上述宏函数在GCC预处理步骤替换时，通常调用宏函数的部分会加分号 NEW_MACRO(); ，例如下列代码中

  if(1) 
      SKIP_SPACES();
  else 
      ...
  

  被替换后为

  if(1) 
  { 
      int x = 1; int y = 2; x+y; 
  }; // 《这里的分号会跳过else
  else 
      ...
  

  通常情况下使用do…while替换

  #define NEW_MACRO() do { int x = 1; int y = 2; x+y; } while (0)
  
  if(1) 
  	do{
          int x = 1; int y = 2; x+y;
      }
  	while(0);
  else 
      ...
  

• 重复替换的副作用：#define min(X, Y) ((X) < (Y) ? (X) : (Y)) 这个宏函数在gcc预处理中如果调用时是 next = min (x + y, foo (z)); 将被重复替换，如下列代码所示：

  next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));  // 参数Y被替换为两个foo
  

  
  �代表foo被执行两次，这种显然不安全，推荐使用typeof
  
  `c
  efine min(X, Y)                \
   typeof (X) x_ = (X);          \
  peof (Y) y_ = (Y);          \
  _ < y_) ? x_ : y_; })
  

• 直接自引用：是指定义的宏引用自己，例如 #define foo (4 + foo)，为了方式无限扩展为 (4+(4+foo)), (4+(4+(4+foo))) … 直到内存耗尽，这种情况编译器将不允许 each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in

• 间接自引用：指a引用b，b引用a，例如下列代码，是不被允许的

  #define x (4 + y) 
  #define y (2 * x)
  

• 参数的换行符不被允许

函数的退出

• exit() 是一个终止当前进程的系统调用（无论在代码哪里调用）；非C语言内置功能
• return：向调用函数提供退出状态并将控制权返回给调用函数，C语言内置功能

多文件编程 ^[3]

多文件程序(multi-file) 是指多个含有不同功能的代码文件（ .c 文件模块），编译到一起，生成一个二进制文件。

通常包含三部分：

• 编译：通过编译器编译多个文件程序

• 函数原型（声明）：告知编译器如何使用，表现为：

  • 函数在一个文件中定义，在另一个文件中调用
  • 想对文件中的函数重新排序
  • 函数相互调用，递归

• 头文件：使多个文件中的函数可以访问定义和声明，通常情况下包含：

  • 全局变量和全局常量
  • 类，结构体，联合体，枚举等
  • 创建类型名称的 typedef 语句
  • 函数声明
  • 包含其他文件的语句，如math.h

防止头文件重复包含

windows

#pragma once

linux

#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__

.... head file body

#endif

Reference

^[1] c function

^[2] Are prototypes required for all functions in C89, C90 or C99?

^[3] multi-file

^[4] Macros