函数入门

假如我们设计了一个购物清单小票打印程序，大概如下这个样子：

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("\t\t 大王超市 \t\t\n");
    printf("=======================================\n");
    printf("苹果              2.0Kg        16.00\n");
    printf("山竹              1.8Kg        32.24\n");
    printf("...\n");
    printf("=======================================\n");
    printf("总计                           128.64\n");
    return 0;
}

glimix.com

通过我们的卖力宣传，附近的友好商户也决定采购软件，但用户希望使用波浪线~作为分隔符，于是我们将代码复制一份进行改动。随着更多客户的接入，程序版本越来越多，而我们重复修改着大量类似的代码，在这个无趣的过程中，其中一些可变的细节引起了我们的注意：

客户的名称不尽相同。
客户对分隔线符号有各自的喜好。
客户使用不同的打印设备，所用纸张规格也不一样，继而分隔线的长度也不一样。

显然，如果有一种方法，能将各个版本间这些类同的问题统一化，并依据外部的数据提供差异化表达，那相当于我们仅用一份代码就可以服务不同用户，这就是函数的用武之地。

定义函数

一个函数是用于完成特定任务的程序代码的自包含单元，它可以执行某些动作（如向屏幕输出、控制外部设备），或执行运算产生结果，函数定义的语法如下：

返回值类型 函数名(0个或多个以逗号分隔的参数声明列表)
    语句

我们可以从生活的角度去类比函数语法，比如：在自动售货机上买了一瓶饮料，投币10元，售货机弹出饮料并找零5元，这个行为中包含下面这些元素：

事件：买饮料；这相当于对行为的总结，函数名与之类似，用于描述语句所要实现的目标。
货币：参与事件的元素，相当于函数的参数。
饮料：事件的回报，相当于函数的返回值
找零：事件的状态反馈，也可以认为是返回值，但实际的函数只能有一个返回值。

一个简单的计算矩形面积的函数或许更能说明问题；

任务：计算矩形面积；即函数的名称：calc_rect_area
参与者：宽度与高度值；即函数的参数：width、height
过程：面积求值的实现；即函数的实现语句：width * height
反馈：计算的面积；即函数的返回值：area

假设计算建立在int型之上，这个过程可以用下面的C代码来表达。

int                             // 返回的面积是个整数
calc_rect_area                  // 函数名称用于准确的描述功能
(int width, int height)         // 计算面积需要的参数
{
    int area = width * height;  // 函数实现
    return area;                // 使用return关键字返回值
}

// 移除注释之后的整个函数

int calc_rect_area(int width, int height)
{
    int area = width * height;
    return area;
}

ZYF

使用void关键字可以指示函数不返回任何值，此时void不可省略。

void print_message(int times)
{
    for (int i = 0; i < times; i++)
        printf("Hello, world!\n");
}

如果函数不需要参数，可以使用void代表无参数列表，此时void可以省略。

void print_author(void)
{
    printf("glimix.com");
}

// 等价于上面的定义
void print_author()
{
    printf("glimix.com");
}

调用函数

函数被定义后并不能自动进行运算。我们需要显式的使用它才能生效，这被称为函数调用。语法如下：

函数名 (以逗号分隔的参数列表);

对于函数 calc_rect_area 可以这样调用：

首先是函数名：calc_rect_area
然后是左括号：calc_rect_area(
接下来传入需要的参数：calc_rect_area(24, 35
最后是右括号与语句结束符分号：calc_rect_area(24, 35);

函数调用完成后返回一个int值，因此我们可以在赋值语句中直接调用函数，以保存计算结果，如：

int area = calc_rect_area(33, 22);

也可以在其它函数需要的地方调用，如printf函数中调用以直接查看结果。

printf("area: %d\n", calc_rect_area(29, 28));

甚至，直接调用而丢弃这个结果，如：

calc_rect_area(99, 99);

C语言要求一个名称在使用之前必须是可见的（即已声时或定义），否则会产生错误，函数名也不例外。因此为了在main()函数中使用自己定义的函数，我们需要将函数calc_rect_area定义在main之前。

#include <stdio.h>

int calc_rect_area(int width, int height)
{
    int area = width * height;
    return area;
}

int main()
{
    // 调用函数并用返回值初始化变量
    int area = calc_rect_area(34, 54);

    // 调用函数并将返回值作为其它函数的参数
    printf("area: %d\n", calc_rect_area(32, 32));

    // 调用函数并丢掉返回值
    calc_rect_area(99, 67);

    return 0;
}

ZYF

改进清单程序

现在回到购物清单的程序上，客户想使用不同的字符作为分隔线，针对这点，我们有以下几点思考：

我们需要一个名为“打印分隔线”的函数。
函数应该返回什么？这里只是简单的输出符号线，所以不需要返回值。
函数需要哪些参数？客户需要不同的字符来展现分隔线，这可以用一个char参数来表达。
清单所用纸张大小可能不一样，我们还需要使用一个int参数来传递纸张宽度。

这样，构思下的第一版改进程序如下：

#include <stdio.h>

// 打印分隔线
void print_line(char c, int width)
{
    for (int i = 0; i < width; i++)
        printf("%c", c);
    printf("\n");
}

int main()
{
    printf("\t\t 大王超市 \t\t\n");
    print_line('_', 50);
    printf("苹果              2.0Kg        16.00\n");
    printf("山竹              1.8Kg        32.24\n");
    print_line('~', 50);
    printf("总计                           48.24\n");
    return 0;
}

glimix.com

两次调用print_line函数时，我们传递了不同的参数，实现程序的定制操作。

继续改进，我们可以试着用函数把程序组织起来。比如，提供一个打印名称的函数；一个打印清单与总计的函数等。

#include <stdio.h>

// 打印超市名称
void print_name(void)
{
    printf("\t\t Fruits Cube\n");
}

// 打印清单分隔线
void print_line(char c, int width)
{
    for (int i = 0; i < width; i++)
        printf("%c", c);
    printf("\n");
}

// 打印清单
// 返回已经被打印的商品计数
int print_list()
{
    printf("Apple              2.0Kg        16.00\n");
    printf("Orange             6.8Kg        32.24\n");
    return 2;
}

// 计算商品价格的函数
double calc_total_price()
{
    // 调用另一个函数取得所购商品列表
    // 通过循环调用每一个商品的价格计算方法
    // 累加得到金额总计
    return 128.64;
}

// 打印商品总金额
void print_price(void)
{
    // 一个函数的返回值作为另一个函数的参数
    printf("Total\t\t\t\t%f\n", calc_total_price());
}

int main()
{
    print_name();
    print_line('-', 60);
    print_list();
    print_line('=', 60);
    print_price();
    return 0;
}

glimix.com

可以看到，函数给了我们将一段代码组织成独立"模块"的能力，有些“模块”甚至可以多次复用。通过将程序划分为清晰合理的函数，使得代码编写与维护更加容易。函数由函数名标记，因此也可以说函数就是一个已命名的代码块。最后，我们将main函数中的逻辑组织到另一个函数中，虽然这不是必须的，但确实可以这么做。

void run_app()
{
    print_name();
    print_line('-', 60);
    print_list();
    print_line('=', 60);
    print_price();
}

int main()
{
    run_app();
    return 0;
}

练习

1 编写函数输出某一区间整数的立方值

2 编写函数判断指定年份是否为闰年