7、函数和作用域

函数

函数是一组一起执行一个任务的语句。每个 C 程序都至少有一个函数，即主函数 main() ，所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。

您可以把代码划分到不同的函数中。如何划分代码到不同的函数中是由您来决定的，但在逻辑上，划分通常是根据每个函数执行一个特定的任务来进行的。

函数声明告诉编译器函数的名称、返回类型和参数。函数定义提供了函数的实际主体。

C 标准库提供了大量的程序可以调用的内置函数。例如，函数 strcat() 用来连接两个字符串，函数 memcpy() 用来复制内存到另一个位置。

函数还有很多叫法，比如方法、子例程或程序，等等。

库函数和自定义函数

C语言在发布时已经为我们封装好了很多函数，它们被分门别类地放到了不同的头文件中（暂时先这样认为），使用函数时引入对应的头文件即可。这些函数都是专家编写的，执行效率极高，并且考虑到了各种边界情况。

C语言自带的函数称为库函数（Library Function）。库（Library）是编程中的一个基本概念，可以简单地认为它是一系列函数的集合，在磁盘上往往是一个文件夹。C语言自带的库称为标准库（Sdandard Library），其他公司或个人开发的库称为第三方库（Third-Party Library）。

库函数

标准C语言（ANSI C）共定义了15 个头文件，称为“C标准库”，所有的编译器都必须支持，如何正确并熟练的使用这些标准库，可以反映出一个程序员的水平。

可根据需要查阅C语言函数手册，网址是http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/

合格程序员：<stdio.h>、<ctype.h>、<stdlib.h>、<string.h>
熟练程序员：<assert.h>、<limits.h>、<stddef.h>、<time.h>
优秀程序员：<float.h>、<math.h>、<error.h>、<locale.h>、<setjmp.h>、<signal.h>、<stdarg.h>

main函数

C 语言有两种可能的运行环境中，它们之间有一定差别：

独立环境（freestanding）：在独立环境中，C 程序的运行没有操作系统的支持，因此，只具有最小部分的标准库能力。
- 在独立环境中，程序开始时所调用的第一个函数，其类型和名称是由正在运行的 C 语言实现版本所决定的。除非是在嵌入式系统上进行 C 程序开发，否则程序一般都运行在宿主环境中。
宿主环境（hosted）：在宿主环境中，C 程序会在操作系统的控制和支持下运行。可得到完整的标准库能力。
- 在宿主环境中编译的 C 程序必须定义一个名为 main 的函数，这是程序开始时调用的第一个函数。

main函数一般有三种定义方式

//这两种定义方式都符合 C 语言标准
int main( void ) { /* … */ }
int main( int argc, char *argv[ ] ) { /* … */ }
//除此之外，许多 C 的实现版本还支持第三种、非标准语法的定义方式
int main( int argc, char *argv[ ], char *envp[ ] ) { /* … */ }

返回值

main()函数都会把最终的执行状态以整数的方式传递给操作系统。返回值如果是 0 或 EXIT_SUCCESS，就表示程序执行过程一切顺利；任何非 0 的返回值，尤其是 EXIT_FAILURE，则表示程序执行时出现了某种问题。

头文件 stdlib.h 中定义了上述的两个常量 EXIT_SUCCESS 和 EXIT_FAILURE。main()函数不一定要有 return 语句。如果程序运行到 main()函数块的右括号（}），那么就会自动向执行环境返回状态值 0。

main()函数结束等效于调用标准库函数 exit()，main()的返回值作为 exit()的参数。

参数

argc（全称为 argument count）的值为 0 或者为命令行中启动该程序的字符串的数量。程序本身的名称也算作该字符串，也要计算进去。
argv（全称为 arguments vector）是一个 char 指针数组，每个指针都独立的指向命令行中每个字符串：数组中元素的个数，比 argc 的值多 1；最后一个元素 argv[argc] 是空指针。如果 argc 大于 0，那么第一个字符串，argv[0]，就是程序本身的名称。如果运行环境不支持程序名称，那么 argv[0] 为空。如果 argc 大于 1，从字符串 argv[1] 到 argv[argc-1] 包含该程序命令行参数。
envp（全称为 environment pointer）在非标准的、有 3 个参数的 main()函数版本中，是一个指针数组，每个指针都指向组成程序环境的一个字符串。通常，这个字符串的格式是名称=值。在标准 C 语言中，可以利用函数 getenv()获取得这些环境变量。

函数的定义

return_type function_name( parameter list ){
   body of the function
}

返回类型：一个函数可以返回一个值。return_type 是函数返回的值的数据类型。有些函数执行所需的操作而不返回值，在这种情况下，return_type 是关键字 void。
函数名称：这是函数的实际名称。函数名和参数列表一起构成了函数签名。
参数：参数就像是占位符。当函数被调用时，您向参数传递一个值，这个值被称为实际参数。参数列表包括函数参数的类型、顺序、数量。参数是可选的，也就是说，函数可能不包含参数。
函数主体：函数主体包含一组定义函数执行任务的语句。
c语言的函数不可以嵌套定义

函数的声明

所谓声明（Declaration），就是告诉编译器我要使用这个函数，你现在没有找到它的定义不要紧，请不要报错，稍后我会把定义补上

return_type function_name( parameter list );
//因为函数的参数名不是必须的，所以下面两种声明方式都可以
void max(int a,int b);
void max(int,int);

函数声明给出了函数名、返回值类型、参数列表（重点是参数类型）等与该函数有关的信息，称为函数原型（Function Prototype）。函数原型的作用是告诉编译器与该函数有关的信息，让编译器知道函数的存在，以及存在的形式，即使函数暂时没有定义，编译器也知道如何使用它。

有了函数声明，函数定义就可以出现在任何地方了，甚至是其他文件、静态链接库、动态链接库等。

#include<stdio.h>
//函数的声明
int max(int,int);

int main(){
   int num1 = 10;
   int num2 = 20;
   //调用函数
   printf("num1、num2最大值为：%d",max(num1,num2));
}
//函数的定义
int max(int a,int b){
   return a > b? a : b;
}

作用域规则

任何一种编程中，作用域是程序中定义的变量所存在的区域，超过该区域变量就不能被访问。C 语言中有三个地方可以声明变量：

在函数或块内部的局部变量
在所有函数外部的全局变量
在形式参数的函数参数定义中

局部变量

在某个函数或块的内部声明的变量称为局部变量。它们只能被该函数或该代码块内部的语句使用。局部变量在函数外部是不可知的。

#include<stdio.h>

int main(){
   //局部变量a和b，只可以在main函数中使用
   int a = 10,b = 20;
   printf("a:%d,b:%d\n",a,b);

   return 0;
}

全局变量

全局变量是定义在函数外部，通常是在程序的顶部。全局变量在整个程序生命周期内都是有效的，作用域在整个程序，也就是所有的代码文件，包括源文件（.c文件）和头文件（.h文件），任意的函数内部能访问全局变量。

#include<stdio.h>
//局部变量a和b，作用域是整个程序
int a = 10,b = 20;

int main(){
   
   printf("a:%d,b:%d\n",a,b);

   return 0;
}

形参

函数的参数，形式参数，被当作该函数内的局部变量，它们会优先覆盖全局变量。

#include<stdio.h>

int a = 10;

void test(int a){
   printf("%d",a);
}

int main(){
   test(50);
   //50
   return 0;
}

同名参数调用规则

C语言规定，在同一个作用域中不能出现两个名字相同的变量，否则会产生命名冲突；但是在不同的作用域中，允许出现名字相同的变量，它们的作用范围不同，彼此之间不会产生冲突。

不同函数内部可以出现同名的变量，不同函数是不同的局部作用域；
函数内部和外部可以出现同名的变量，函数内部是局部作用域，函数外部是全局作用域。
函数调用参数遵循就近原则，也就是形参>全局参数，局部参数>全局参数

参数默认值

当局部变量被定义时，系统不会对其初始化，必须自行对其初始化

定义全局变量时，系统会自动对其初始化

正确地初始化变量是一个良好的编程习惯，否则有时候程序可能会产生意想不到的结果，因为未初始化的变量会导致一些在内存位置中已经可用的垃圾值。

全局参数默认值：

数据类型	初始化默认值
int	0
char	''
float	0
double	0
pointer	NULL

函数