C语言函数入门：定义、使用与内存管理

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C语言函数入门：定义、使用与内存管理

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CSDN

https://m.blog.csdn.net/qq_62917398/article/details/141202502

函数是C语言中非常重要的概念，它将程序分解为可管理的模块，使代码更加清晰和易于维护。本文将从函数的基本概念开始，逐步深入讲解函数的定义、参数传递、调用流程以及局部变量和栈内存的使用，帮助读者全面掌握C语言函数的使用方法。

一、函数入门

在C语言中，函数意味着功能模块。一个典型的C语言程序，就是由一个个的功能模块拼接起来的整体。也因为如此，C语言被称为模块化语言。

对于函数的使用者，可以简单地将函数理解为一个黑箱，使用者只管按照规定给黑箱一些输入，就会得到一些输出，而不必理会黑箱内部的运行细节。

黑箱的输入和输出：

对于函数的设计者，最重要的工作是封装，封装意味着对外提供服务并隐藏细节。对于一个封装良好的函数而言，其对外提供服务的接口应当是简洁的，内部功能应当是明确的。

二、函数的定义

函数头：函数对外的公开接口
函数名称：命名规则与变量一致，一般取与函数实际功能相符合的、顾名思义的名称。
参数列表：即黑箱的输入数据列表，一个函数可有一个或多个参数，也可以不需要参数。
返回类型：即黑箱的输出数据类型，一个函数可不返回数据，但最多只能返回一个数据。
函数体：函数功能的内部实现
语法说明：

返回类型 函数名称(参数1, 参数2, ……)  // 函数头
{ 
   // 函数体
}

函数示例1：求两个给定的整数的最大值

int max(int x, int y) // 该函数接收两个整型参数，并返回一个整型数据
{
    int z;
    z = x>y ? x : y;
    return z;
}

函数示例2：交换两个浮点数

void swap(double *p1, double *p2) // 该函数接收两个浮点指针参数，不返回数据
{
    if(p1 == NULL || p2 == NULL)
        return;
        
    double tmp;
    tmp = *p1;
    *p1 = *p2;
    *p2 = tmp;
}

函数示例3：初始化液晶屏，获取显存入口指针

char * initLCD(void) // 该函数不接受参数，返回一个字符指针
{
    int lcd = open("/dev/fb0", O_RDWR);
    
    struct fb_var_screeninfo vinfo;
    ioctl(lcd, FBIOGET_VSCREENINFO, &vinfo);
    int bpp  = vinfo.bits_per_pixel;
    int size = vinfo.xres * vinfo.yres * bpp/8;
    
   char * fbmem = mmap(NULL, size, PROT_READ, MAP_SHARED, lcd, 0);
   return fbmem;
}

语法汇总：
a.当函数的参数列表为 void 时，表示该函数不需要任何参数。
b.当函数的返回类型为 void 时，表示该函数不返回任何数据。
c.关键字 return 表示退出函数。
①若函数头中规定有返回数据类型，则 return 需携带一个类型与之匹配的数据；
②若函数头中规定返回类型为 void，则 return 不需携带参数。

三、实参与形参

概念：
函数调用中的参数，被称为实参，即 arguments
函数定义中的参数，被称为形参，即 parameters
实参与形参的关系：
实参与形参的类型和个数必须一一对应。
形参的值由实参初始化。
形参与实参位于不同的内存区域，彼此独立。
示例：

// 函数定义中，x、y都属于形参，位于函数 max 的栈内存中
// 它们的值由实参一一对应初始化
int max(int x, int y)
{
    int z;
    z = x>y ? x : y;
    return z;
}
int main(void)
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int m;
        
    // 函数调用中，a、b都属于实参，存储于主函数 main 的栈内存中
    m = max(a, b);    
}

四、函数调用的流程

函数调用时，进程的上下文会切换到被调函数，当被调函数执行完毕之后再切换回去。

函数调用时代码的执行流程

五、局部变量与栈内存

局部变量概念：凡是被一对花括号包含的变量，称为局部变量
局部变量特点：
某一函数内部的局部变量，存储在该函数特定的栈内存中
局部变量只能在该函数内可见，在该函数外部不可见
当该函数退出后，局部变量所占的内存立即被系统回收，因此局部变量也称为临时变量
函数的形参虽然不被花括号所包含，但依然属于该函数的局部变量
栈内存特点：
每当一个函数被调用时，系统将自动分配一段栈内存给该函数，用于存放其局部变量
每当一个函数退出时，系统将自动回收其栈内存
系统为函数分配栈内存时，遵循从上（高地址）往下（低地址）分配的原则
示例代码：

int max(int x, int y) // 变量 x 和 y 存储在max()函数的栈中
{
    int z;            // 变量 z 存储在max()函数的栈中
    z = x>y ? x : y;
    return z;         // 函数退出后，栈中的x、y 和 z 被系统回收
}
int main(void)
{
    int a = 1; // 变量 a 存储在main()函数的栈中
    int b = 2; // 变量 b 存储在main()函数的栈中
    int m;     // 变量 m 存储在main()函数的栈中，未赋值因此其值为随机值
    
    m = max(a, b);
}

函数调用时代码的执行流程: