C/C++复习--C语言中的函数详细

一、函数的基本概念

函数是C语言中封装代码的基本单元，类似于数学中的函数。
作用：

1. 提高代码复用性
2. 模块化编程，增强可维护性
3. 隐藏实现细节

分类：

• 库函数：由C标准库提供（如printf, strcpy）
• 自定义函数：程序员根据需求自行设计

二、库函数与自定义函数

1. 库函数示例：strcpy 和 memset

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char dest[20];
    char src[] = "Hello, World!";
    strcpy(dest, src);  // 字符串拷贝
    printf("Copied string: %s\n", dest);

    int arr[5];
    memset(arr, 0, sizeof(arr));  // 内存初始化为0
    printf("First element: %d\n", arr[0]);
    return 0;
}

• 关键点：
  • 使用库函数需包含对应头文件（如#include <string.h>）
  • strcpy(dest, src)：将src内容复制到dest
  • memset(ptr, value, num)：将ptr指向的内存的前num字节设置为value

2. 自定义函数示例：交换两个整数

#include <stdio.h>

// 传值调用（无法交换）
void Swap1(int x, int y) {
    int tmp = x;
    x = y;
    y = tmp;
}

// 传址调用（正确版本）
void Swap2(int *px, int *py) {
    int tmp = *px;
    *px = *py;
    *py = tmp;
}

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    Swap1(a, b);  // 无效
    printf("Swap1: a=%d, b=%d\n", a, b);

    Swap2(&a, &b);  // 有效
    printf("Swap2: a=%d, b=%d\n", a, b);
    return 0;
}

• 关键点：
  • 形参是实参的临时拷贝，修改形参不影响实参（Swap1无效）。
  • 传址调用通过指针直接操作内存，实现数据交换（Swap2有效）。

三、函数参数传递

1. 传值调用 vs. 传址调用

2. 示例：数组作为参数

#include <stdio.h>

// 数组作为参数时，实际传递的是首元素地址
void PrintArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    PrintArray(arr, 5);  // 输出：1 2 3 4 5
    return 0;
}

四、递归函数

1. 递归示例：计算阶乘

#include <stdio.h>

int Factorial(int n) {
    if (n <= 1) return 1;       // 递归终止条件
    else return n * Factorial(n - 1);  // 递归调用
}

int main() {
    int n = 5;
    printf("%d! = %d\n", n, Factorial(n));  // 输出：120
    return 0;
}

• 关键点：
  • 递归必须有终止条件，否则会导致栈溢出。
  • 递归深度较大时效率低下，可改用迭代优化。

2. 递归与迭代对比：斐波那契数列

// 递归实现（效率低）
int Fib(int n) {
    if (n <= 2) return 1;
    return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}

// 迭代实现（效率高）
int FibIter(int n) {
    int a = 1, b = 1, c = 1;
    while (n > 2) {
        c = a + b;
        a = b;
        b = c;
        n--;
    }
    return c;
}

五、函数分文件编写

1. 头文件声明：math_utils.h

#ifndef MATH_UTILS_H
#define MATH_UTILS_H

// 函数声明
int Add(int x, int y);
double Power(double base, int exponent);

#endif

2. 源文件实现：math_utils.c

#include "math_utils.h"

int Add(int x, int y) {
    return x + y;
}

double Power(double base, int exponent) {
    double result = 1.0;
    for (int i = 0; i < exponent; i++) {
        result *= base;
    }
    return result;
}

六、经典问题实战

1. 判断素数

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int IsPrime(int n) {
    if (n <= 1) return 0;
    for (int i = 2; i <= sqrt(n); i++) {
        if (n % i == 0) return 0;
    }
    return 1;
}

int main() {
    int num = 17;
    printf("%d is %s\n", num, IsPrime(num) ? "prime" : "not prime");
    return 0;
}

2. 二分查找

#include <stdio.h>

int BinarySearch(int arr[], int size, int target) {
    int left = 0, right = size - 1;
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (arr[mid] < target) left = mid + 1;
        else if (arr[mid] > target) right = mid - 1;
        else return mid;
    }
    return -1;
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int target = 3;
    int index = BinarySearch(arr, 5, target);
    printf("Index: %d\n", index);  // 输出：2
    return 0;
}