C 编程中的函数示例：递归和内联
本杰明·沃克
C 中的函数是什么？
C 编程中的函数 函数是可重用的代码块，它使程序更易于理解和测试，并且无需更改调用程序即可轻松修改。函数将代码分割并模块化，从而获得更好、更高效的结果。简而言之，一个大型程序被分割成多个子程序，这些子程序以函数的形式被调用。
当你将一个大型程序划分为多个函数时，单独管理每个函数就变得很容易了。每当程序中出现错误时，你都可以轻松调查有问题的函数并只纠正那些错误。你可以在需要时轻松调用和使用函数，这会自动节省时间和空间。
库与用户定义函数
每个“C”程序至少有一个函数，即主函数，但程序可以有任意数量的函数。C 中的 main() 函数是程序的起点。
在“C”编程中，函数分为两种类型：
- 库函数
- 用户定义函数
C 语言中的库函数和用户定义函数之间的区别在于，我们不需要为库函数编写代码。它已经存在于头文件中，我们总是在程序的开头包含头文件。您只需键入函数的名称并将其与正确的语法一起使用即可。Printf、scanf 是库函数的示例。
而用户定义函数是一种函数类型，我们必须编写一个函数主体，并在需要该函数在程序中执行某些操作时调用该函数。
C 中的用户定义函数始终由用户编写，但后来它可以成为“C”库的一部分。这是“C”编程的一大优势。
C 编程功能分为三个活动，例如，
- 功能声明
- 功能定义
- 函数调用
功能声明
函数声明是指为程序编写一个名称。它是代码中使用函数的必要步骤。在函数声明中，我们只需指定要在程序中使用的函数的名称，就像声明变量一样。除非在程序中声明，否则我们无法使用函数。函数声明也称为“函数原型”。
函数声明（称为原型）通常在 main() 函数上方进行，并采用一般形式：
return_data_type function_name (data_type arguments);
- return_data_type: 是返回给调用语句的值函数的数据类型。
- 函数名后面跟着括号
- 参数名称及其数据类型声明可以选择性地放在括号内。
我们考虑以下程序，该程序展示了如何声明立方函数来计算整数变量的立方值
#include <stdio.h> /*Function declaration*/ int add(int a,b); /*End of Function declaration*/ int main() {
请记住，函数不一定返回值。在这种情况下，使用关键字 void。
例如，output_message函数声明表明该函数不返回值：void output_message();
功能定义
函数定义意味着只编写函数主体。函数主体由执行特定任务的语句组成。函数主体由单个语句或语句块组成。它也是函数的必需部分。
int add(int a,int b) //function body { int c; c=a+b; return c; }
函数调用
函数调用是指在程序需要时调用函数。每当我们调用一个函数时，它都会执行其设计的操作。函数调用是程序的可选部分。
result = add(4,5);
以下是完整的代码：
#include <stdio.h> int add(int a, int b); //function declaration int main() { int a=10,b=20; int c=add(10,20); //function call printf("Addition:%d\n",c); getch(); } int add(int a,int b) //function body { int c; c=a+b; return c; }
输出：
Addition:30
功能参数
函数的参数用于接收函数调用所需的值。它们按位置匹配；第一个参数传递给第一个参数，第二个参数传递给第二个参数，依此类推。
默认情况下，参数按值传递，即将数据的副本传递给被调用函数。实际传递的变量不会改变。
我们考虑以下程序，它演示了按值传递的参数：
int add (int x, int y); int main() { int a, b, result; a = 5; b = 10; result = add(a, b); printf("%d + %d\ = %d\n", a, b, result); return 0;} int add (int x, int y) { x += y; return(x);}
程序输出为：
5 + 10 = 15
请记住，传递给 add 函数的 a 和 b 的值不会改变，因为只有它的值被传递给了参数 x。
变量范围
变量作用域是指变量在程序代码内的可见性。
在 C 语言中，函数内部声明的变量是该代码块的局部变量，不能在函数外部引用。然而，在所有函数外部声明的变量是全局变量，可以从整个程序访问。在程序顶部使用 `#define` 声明的常量也可以从整个程序访问。我们考虑以下程序，该程序在主函数和用户自定义函数中都打印了全局变量的值：
#include <stdio.h> int global = 1348; void test(); int main() { printf("from the main function : global =%d \n", global); test () ; return 0;} void test (){ printf("from user defined function : global =%d \n", global);}
结果：
from the main function : global =1348 from user defined function : global =1348
我们讨论项目细节：
- 我们声明一个整数全局变量，以 1348 作为初始值。
- 我们声明并定义一个 test() 函数，它既不接受参数也不返回值。此函数仅打印全局变量值，以证明全局变量可以在程序的任何地方访问。
- 我们在主函数中打印全局变量。
- 我们调用测试函数来打印全局变量值。
在 C 语言中，当参数传递给函数形参时，该形参将作为局部变量，在退出函数时将被销毁。
当您使用 全局变量，请谨慎使用它们，因为它们可能会导致错误，并且它们可能会在程序的任何地方发生变化。使用前应对其进行初始化。
静态变量
静态变量具有局部作用域。但是，它们在退出函数时不会被销毁。因此，静态变量会永久保留其值，并且可以在重新进入函数时访问。静态变量在声明时初始化，需要前缀 static。
以下程序使用静态变量：
#include <stdio.h> void say_hi(); int main() { int i; for (i = 0; i < 5; i++) { say_hi();} return 0;} void say_hi() { static int calls_number = 1; printf("Hi number %d\n", calls_number); calls_number ++; }
程序显示：
Hi number 1 Hi number 2 Hi number 3 Hi number 4 Hi number 5
递归函数
考虑一个数的阶乘，计算方法如下：6! = 6 * 5 * 4 * 3 * 2 * 1。
此计算通过重复计算事实 * (事实 -1) 直到事实等于 1 来完成。
递归函数是一种调用自身并包含退出条件以完成递归调用的函数。在阶乘数计算的情况下，退出条件是事实等于 1。递归通过“堆叠”调用来工作，直到退出条件为真。
例如：
#include <stdio.h> int factorial(int number); int main() { int x = 6; printf("The factorial of %d is %d\n", x, factorial(x)); return 0;} int factorial(int number) { if (number == 1) return (1); /* exiting condition */ else return (number * factorial(number - 1)); }
程序显示：
The factorial of 6 is 720
在这里，我们讨论计划细节：
- 我们声明一个递归阶乘函数，该函数接受一个整数参数并返回该参数的阶乘。该函数将调用自身并减少数字，直到退出或达到基本条件。当条件为真时，先前生成的值将相互相乘，并返回最终的阶乘值。
- 我们声明并初始化一个值为“6”的整数变量，然后通过调用阶乘函数打印其阶乘值。
请参考下图以更好地理解递归机制，该机制包括不断调用函数自身，直到满足基本情况或停止为止。ping 条件满足后，我们收集之前的值：
内联函数
C 语言中的函数用于存储最常用的指令。它用于模块化程序。
每当调用一个函数时，指令指针就会跳转到函数定义处。执行完一个函数后，指令指针会回到跳转到函数定义处的语句。
每当我们使用函数时，我们都需要额外的 指针 head 跳转到函数定义并返回到语句。为了消除这种指针头的需要，我们使用内联函数。
在内联函数中，函数调用直接被实际的程序代码取代。它不会跳转到任何块，因为所有操作都在内联函数内部执行。
内联函数主要用于小计算。当涉及大量计算时，它们并不适用。
内联函数与普通函数类似，只是在函数名前添加了关键字 inline。内联函数使用以下语法创建：
inline function_name ()
{
//function definition
}
让我们编写一个程序来实现内联函数。
inline int add(int a, int b) //inline function declaration { return(a+b); } int main() { int c=add(10,20); printf("Addition:%d\n",c); getch(); }
输出：
Addition: 30
上面的程序演示了如何使用内联函数对两个数字进行加法运算。如我们所见，我们只在内联函数中返回了两个数字的加法，而无需编写任何额外的代码。在函数调用期间，我们只需传递要执行加法的值即可。
