1 函数基础概念

1.1 引入函数的必要性

        在《街霸》这类游戏中，实现出拳、出脚、跳跃等动作，每项通常需编写 50 - 80 行代码。若每次调用都重复编写这些代码，程序会变得臃肿不堪，代码可读性与维护性也会大打折扣。

        为解决这一问题，可将出拳、出脚、跳跃相关的代码提取出来，用大括号 {} 包裹，并为这段代码命名。之后在需要执行这些动作的地方，通过名称调用这段代码即可。提取出的这部分代码，就是程序中的函数。游戏执行相应动作时，调用对应函数即可，此方法减少了代码重复，提升了程序整洁度与可维护性。

1.2 什么是函数

        函数是可重复使用的代码块，用于执行特定任务或操作。它能够将代码逻辑组织成独立单元，进而提高代码的可读性、可维护性与重用性。

        在 C 语言中，一个程序可由一个或多个源文件（扩展名为 .c）组成。每个源文件都是编译单位，可包含多个函数，这些函数间能相互调用，所以函数是 C 程序的基本构成单元。

1.3 函数的作用

• 封装功能：将完整功能封装成函数，提升代码结构化程度与复用性。
• 代码模块化：按功能将程序拆分为多个模块单元，降低程序复杂度。
• 增强可维护性：若需修改某项功能，只需调整对应函数的代码。
• 隔离细节：通过函数调用隐藏实现细节，调用方只需关注输入输出。

1.4 函数的分类

        从使用角度看，C 语言中的函数可分为两类：

• 库函数（标准函数）：由 C 系统提供，用户无需自行定义，可直接使用。使用库函数时，必须包含对应的头文件（#include 语句）。
• 自定义函数：为满足具体需求而自行定义的函数，需先定义后使用。

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2 函数的定义与调用

2.1 函数的定义

        函数定义提供了函数的具体实现代码（函数体），包含函数完成任务的所有指令。其结构如下：

返回类型 函数名(参数列表)
{函数体语句1;函数体语句2;…………………………return 返回值; // 若返回类型为 void，可省略 return
}

结构说明：

• 函数名：调用函数时使用的名称，需符合标识符规范。
• 函数体：实现函数功能的代码块。
• 参数列表（形参列表）：接收调用时传递的值（实参）。
• 返回值：函数执行后返回的值，类型需与返回类型一致。无返回值时，返回类型为 void。

2.2 案例：函数定义

        以下代码演示了 C 语言中函数的定义：

#include <stdio.h>// 无参数无返回值的函数
void func()
{printf("hello func\n");
}// 计算两整数差值的函数
int minus(int m, int n)
{int result = m - n; // 先计算结果return result;      // 再返回结果
}// 计算两浮点数和的函数
double add(double i, double j)
{return i + j; // 也可以直接返回结果
}// 返回两整数中较大值的函数
int max(int a, int b)
{return a > b ? a : b;
}// 主函数
int main()
{return 0;
}

2.3 注意：函数不能嵌套定义

        C 语言中，函数是独立的，不可嵌套定义。一个函数不能定义在另一个函数内部。

int func1(int a, int b)
{   // 错误：C 语言不允许在函数内部定义另一个函数int func2(int c, int d)  {   // ...}
}

        某些编译器扩展支持嵌套定义，但不符合 C 标准，影响可移植性，强烈不建议使用。

2.4 函数的调用

        语法：通过函数名 + 圆括号 () 调用函数，参数（实参）写在括号内，多个参数用逗号分隔。

        执行机制：每次调用函数时，函数体内的代码会完整执行一次，从入口到返回或结束。

#include <stdio.h>// 无参数无返回值的函数
void func()
{printf("hello func\n");
}// 计算两整数差值的函数
int minus(int m, int n)
{int result = m - n; // 先计算结果return result;      // 再返回结果
}// 计算两浮点数和的函数
double add(double i, double j)
{return i + j; // 也可以直接返回结果
}// 返回两整数中较大值的函数
int max(int a, int b)
{return a > b ? a : b;
}
// 主函数
int main()
{// 调用无参函数func(); // 每次调用函数，函数体内的语句会执行一次func(); // 每次调用函数，函数体内的语句会执行一次// 调用有参函数并打印结果printf("10-20的结果：%d\n", minus(10, 20)); // -10printf("20-10的结果：%d\n", minus(20, 10)); // 10// 传递变量和字面量作为参数double d1 = 10.0, d2 = 90.0;printf("10.0+90.0的结果：%.2f\n", add(d1, d2));     // 100.00printf("20.0+80.0的结果：%.2f\n", add(20.0, 80.0)); // 100.00// 比较并打印较大值printf("66和88之间较大的是：%d\n", max(66, 88)); // 88printf("45和31之间较大的是：%d\n", max(45, 31)); // 45// 对返回值进行操作printf("max(66,88) + max(12,6) = %d\n", max(66, 88) + max(12, 6)); // 88+12=100return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

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3 函数的返回值

        函数调用后可返回一个确定的值，称为返回值。返回值通常表示计算结果或函数执行状态。

3.1 无返回值类型

        函数无返回值时，使用 void 作为返回类型。

正常情况

        void 函数仅执行操作，不返回任何值。

#include <stdio.h>void fun01() // 无返回值函数
{printf("调用了 fun01 函数\n");
}int main()
{fun01(); // 调用无返回值函数return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

硬要返回一个值

        若尝试从 void 函数返回一个值（如通过 return 返回具体值），会导致编译错误或警告。

#include <stdio.h>void fun02() // 声明为 void 函数，但尝试返回值
{printf("调用了 fun02 函数\n");return 666; // 编译错误：void 函数不能返回值
}int main()
{fun02(); // 调用函数（编译报错）return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

3.2 有返回值类型

正常情况

        明确指定返回值类型（如 int、double），并通过 return 返回具体值。

#include <stdio.h>double fun02() // 返回 double 类型
{return 3.1415926;
}int main()
{printf("fun02() 返回的数据：%.2f\n", fun02()); // 输出 3.14return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

无 return 语句

        若函数声明了非 void 返回类型但未包含 return 语句，将返回不确定值（未定义行为）。

#include <stdio.h>int fun03() // 声明返回 int 但无 return 语句
{10 + 20; // 仅计算，未返回// return;  只有 return，没有返回值，效果和没有 return 一样
}int main()
{printf("fun03() 返回的数据（不确定值）：%d\n", fun03()); // 输出不确定值return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

返回类型不一致

        若 return 表达式类型与函数声明类型不一致，编译器会尝试隐式转换（如 int → float），但需注意转换的安全性。

• 安全转换：低精度 → 高精度（如 int → double），数据无损失。
• 不安全转换：高精度 → 低精度（如 double → int），可能导致数据截断。

#include <stdio.h>int fun04() // 声明返回 int，但 return 值为 double
{return 20.89; // 隐式转换为 int，丢失小数部分
}int main()
{printf("fun04() 返回的数据（精度损失）：%d\n", fun04()); // 输出 20return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

3.3 return 语句的作用

返回值传递

        若函数声明了返回类型（非 void），return 语句将函数内部的计算结果返回给调用者。

int add(int a, int b) {  return a + b; // 返回两数之和  
}

终止函数执行

        return 语句会立即终止当前函数的执行，并跳转回调用位置。

• 无论 return 出现在函数体的何处（如循环、条件分支），后续代码均不再执行。
• 适用于提前退出函数（如错误处理或条件满足时）。

int divide(int a, int b) {  if (b == 0) {  return -1; // 除数为零时提前终止，返回错误码  // return;    // 或者直接退出函数}  return a / b; // 仅当 b != 0 时执行  
}

多 return 路径

        函数可通过不同条件分支包含多个 return 语句，实现灵活的控制流。

• 根据输入参数或状态选择不同的返回值或退出路径。
• 替代 if-else 嵌套，提升代码可读性。

int check_grade(int score) {  if (score >= 90) return 'A';  if (score >= 80) return 'B';  if (score >= 70) return 'C';  return 'D'; // 默认路径  
}

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4 函数的参数

        函数的参数分为形式参数（形参）和实际参数（实参）。

4.1 形参与实参

• 形参：在函数定义或声明时，函数名后括号 () 中定义的变量，函数的 “输入接口”，生命周期短暂，仅在函数内有效。
• 实参：在函数调用时，函数名后括号 () 中使用的常量、变量或表达式，外部数据的 “传递媒介”，可以是任意合法表达式。

类别	形参（Formal Parameter）	实参（Actual Parameter）
定义位置	函数定义或声明时，括号 () 内定义的变量	函数调用时，括号 () 内传递的具体值（常量、变量、表达式）
作用	接收外部传入的数据，作为函数内部处理的临时变量	提供实际数据，初始化形参的值
作用域	仅在函数体内有效（局部作用域），函数结束后销毁	作用域由实参本身决定（如变量实参的作用域在其定义的位置）
存储位置	栈内存（函数调用时分配，结束后释放）	取决于实参类型（如变量实参存储在原有作用域的内存中）

4.2 参数传递 → 值传递

        C 语言中，函数调用时实参的值会被复制给形参（即 “值传递”）。形参相当于一个临时变量，存储实参的值，修改形参不影响实参。

• C 语言不支持引用传递，但可通过传递地址间接实现（后续学习）。
• 若实参数量与形参数量不一致，编译器会报错。

#include <stdio.h>// 函数定义，接受两个整数参数，返回它们的和
int func(int x, int y)
{return x + y; // 返回两个整数的和
}int main()
{int sum = func(3, 5);                       // 调用 func 函数，实参为 3 和 5printf("func(3, 5) 返回的数为：%d\n", sum); // 输出：8// 实参与形参数量不一致时，编译报错// func(100, 299, 300); // 错误：func 函数只接受两个参数// func(100);           // 错误：func 函数需要两个参数return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

        实参与形参数量必须一致，否则编译报错，如下所示：

        C 语言默认采用值传递：实参的值被复制给形参，函数内对形参的修改不会影响实参。

#include <stdio.h>// 交换两个变量的值
void swap(int a, int b)
{// 注意：实参的值被复制给形参，函数内对形参的修改不会影响实参！！！int temp = a;a = b;b = temp;
}int main()
{int x = 1, y = 2;printf("交换前：x=%d, y=%d\n", x, y); // 输出：x=1, y=2swap(x, y); // 调用后 x 和 y 的值不变// 注意：实参的值被复制给形参，函数内对形参的修改不会影响实参！！！printf("交换后：x=%d, y=%d\n", x, y); // 输出：x=1, y=2return 0;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：

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5 文档注释

        在 C 语言中，文档注释是一种用于生成函数或代码说明的特殊注释格式，便于开发人员理解代码功能。以下是常见的文档注释标签及其用途：

5.1 常用文档注释标签

• @brief：简要描述函数的功能。
• @param：描述函数的每个参数（格式：@param 参数名 参数说明）。
• @return：描述函数的返回值（仅用于有返回值的函数）。
• @note：补充说明函数的注意事项或其他信息。
• @warning：提示函数的使用风险或潜在问题。

5.2 工具支持

• VS Code：输入 /** 后按回车，可自动生成文档注释模板。
• Doxygen：通过解析文档注释生成代码文档（如 HTML、PDF 格式）。

5.3 案例演示

#include <stdio.h>/*** @brief 计算两个整数的和** @param x 第一个整数* @param y 第二个整数* @return 返回 x 和 y 的和* @note 此函数仅支持整数加法，不处理溢出问题*/
int func(int x, int y)
{return x + y; // 返回两个整数的和
}int main()
{int sum = func(3, 5);printf("%d\n", sum); // 输出：8return 0;
}

        在 VS Code 中，将鼠标悬停在函数名上即可查看对应的文档注释，便于快速理解函数的功能、参数及返回值信息。

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6 函数的原型声明

        在 C 语言中，函数原型声明（Function Prototype）是编译器处理函数调用的重要依据。

6.1 函数原型的作用

        提前告知编译器接口信息：函数必须 “先声明后使用”。若函数定义在 main() 或其他调用代码之后，需通过原型声明提前告知编译器函数的返回类型和参数列表，确保调用时能正确检查参数类型和返回值。

        避免隐式声明风险：未声明直接调用函数时，编译器会假设返回类型为 int 并尝试猜测参数类型（C89 标准），可能导致未定义行为。函数原型可消除此类隐患。

6.2 函数原型的语法

        函数原型声明需包含以下内容（不包含函数体）：

1. 返回类型：与函数定义一致（如 int、void）。
2. 函数名：与定义完全匹配（区分大小写）。
3. 参数列表：
   • 必须指定参数类型（如 int、double）。
   • 形参名称可选（仅用于文档说明，编译器忽略）。

// 完整形式（推荐，提升可读性）  
int add(int a, int b);  // 省略形参名（仅保留类型）  
int add(int, int);

• 分号必需：函数原型以分号结尾，区别于函数定义。
• void 参数：若函数无参数，需显式写 void（如 int func(void);），否则可能被误认为接受任意参数（C 语言旧标准）。

6.3 案例演示

#include <stdio.h>// 函数原型声明（分号必需，形参名称可省略）
int twice1(int num1, int num2); // 完整形参名，推荐，提升可读性
int twice2(int, int, int);      // 省略形参名int main(void)
{int result1 = twice1(10, 5);             // 调用函数printf("twice1(10, 5) = %d\n", result1); // 输出：30int result2 = twice2(10, 5, 2);             // 调用函数printf("twice2(10, 5, 2) = %d\n", result2); // 输出：34return 0;
}// 函数 twice1 的定义
/*** @brief 返回两个整数和乘以 2 的结果* @param num1 第一个整数* @param num2 第二个整数* @return 返回 int 类型*/
int twice1(int num1, int num2)
{return (num1 + num2) * 2;
}// 函数 twice2 的定义
/*** @brief 返回三个整数和乘以 2 的结果* @param num1 第一个整数* @param num2 第二个整数* @param num3 第三个整数* @return 返回 int 类型*/
int twice2(int num1, int num2, int num3)
{return (num1 + num2 + num3) * 2;
}

        程序在 VS Code 中的运行结果如下所示：