第六章：函数与模块化编程
6.1 函数定义与声明
函数定义
函数是完成特定任务的代码块，语法如下：
返回类型 函数名(参数列表) {
// 函数体
return 表达式; // 若返回类型非void
}
函数声明（原型）
在调用函数前需声明其存在，语法：
返回类型 函数名(参数类型列表);
示例：计算两数之和
#include <stdio.h>
// 函数声明（可省略参数名）
int add(int, int);
int main() {
int result = add(3, 5); // 调用函数
printf("Sum: %d\n", result); // 输出：Sum: 8
return 0;
}
// 函数定义
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
注意事项：
• 若函数定义在调用前，可省略声明。
• void 表示无返回值或无参数，如 void func(void);。
6.2 参数传递：值传递与地址传递
| 传递方式 | 描述 | 示例 | 特点 |
|---|
| 值传递 | 传递参数的副本 | void swap(int a, int b) | 函数内修改不影响原始变量 |
| 地址传递 | 传递指针（内存地址） | void swap(int *a, int *b) | 函数内可通过指针修改原始变量 |
示例：交换两个变量的值
// 值传递（无法交换）
void swap_val(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 地址传递（成功交换）
void swap_ptr(int *a, int *b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int main() {
int x = 10, y = 20;
swap_val(x, y); // x=10, y=20（未交换）
swap_ptr(&x, &y); // x=20, y=10（成功交换）
return 0;
}
数组参数传递：
数组名作为指针传递，需指定大小（或使用指针）：
void printArray(int arr[], int size) { // 等价于 int *arr
for (int i=0; i<size; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
}
6.3 递归函数设计
递归：函数直接或间接调用自身，需满足：
- 基准条件（终止条件）。
- 递归步骤（向基准条件推进）。
示例：计算阶乘
int factorial(int n) {
if (n <= 1) { // 基准条件
return 1;
}
return n * factorial(n-1); // 递归调用
}
// factorial(5) = 5*4*3*2*1 = 120
递归缺陷：
• 栈溢出风险（如递归深度过大）。
• 效率低于迭代（重复计算，如斐波那契数列）。
6.4 变量作用域与存储类别
作用域规则
- 局部变量：函数内部定义，仅在函数内有效。
- 全局变量：函数外部定义，整个文件有效（慎用，易引发耦合）。
存储类别关键字
| 关键字 | 描述 | 示例 |
|---|
auto | 默认，局部变量自动分配/释放（通常省略） | auto int x = 10; |
static | 静态变量，生命周期持续到程序结束 | static int count = 0; |
register | 建议编译器将变量存储在寄存器（现代编译器自动优化，极少手动指定） | register int i; |
extern | 声明外部全局变量（用于多文件共享） | extern int globalVar; |
示例：静态局部变量
void counter() {
static int count = 0; // 仅初始化一次
count++;
printf("Count: %d\n", count);
}
int main() {
counter(); // 输出：Count: 1
counter(); // 输出：Count: 2
return 0;
}
6.5 头文件与多文件编程
头文件（.h）
• 包含函数声明、宏定义、类型定义等。
• 使用 #ifndef 防止重复包含：
// example.h
#ifndef EXAMPLE_H
#define EXAMPLE_H
extern int globalVar; // 声明全局变量
void printMessage(); // 声明函数
#endif
多文件编程
主文件（main.c）：
#include "example.h"
int globalVar = 100; // 定义全局变量
int main() {
printMessage(); // 调用其他文件的函数
return 0;
}
功能文件（utils.c）：
#include <stdio.h>
#include "example.h"
void printMessage() {
printf("GlobalVar: %d\n", globalVar); // 使用全局变量
}
编译与链接：
gcc main.c utils.c -o program
./program
总结
- 函数封装：提升代码复用性和可维护性。
- 模块化设计：通过头文件和多文件组织代码，降低耦合。
- 递归谨慎使用：优先考虑迭代，避免栈溢出。
- 变量作用域：合理使用
static 和 extern 控制可见性。
模块化编程是构建大型项目的基石，遵循高内聚、低耦合原则！