函數是 C 語言的核心組成部分，本質是一段完成特定功能的可重用代碼塊—— 通過封裝邏輯、接收輸入參數、返回處理結果，實現代碼模塊化、簡化編程、便於維護與複用，是大型 C 語言項目開發的基礎。

一、函數的核心概念與分類

1. 核心術語

• 函數名：函數的唯一標識，遵循 C 語言標識符規則（字母、數字、下劃線組成，首字符非數字），需見名知義（如sum表示求和，sort表示排序）。
• 參數列表：函數接收的輸入數據，分為形參（函數定義時的參數，僅在函數內有效）和實參（調用函數時傳入的實際數據，需與形參類型、順序一致）。
• 返回值：函數執行後的輸出結果，通過return語句返回，類型需與函數定義的返回值類型匹配（無返回值時用void聲明）。
• 函數體：包裹在{}內的核心邏輯，包含變量定義、語句執行等代碼。

2. 函數分類（按定義主體）

• 庫函數：C 語言標準庫（如stdio.h、math.h）或第三方庫提供的現成函數，直接包含頭文件即可調用，無需自行定義。示例：printf()（格式化輸出，需#include <stdio.h>）、sqrt()（求平方根，需#include <math.h>）、strlen()（計算字符串長度，需#include <string.h>）。
• 自定義函數：開發者根據需求自行設計的函數，靈活適配特定業務邏輯（如自定義求和、排序、數據處理函數）。

二、函數的定義與調用流程

1. 自定義函數的定義格式

c運行

// 無返回值無參數
void 函數名() {
    函數體; // 執行特定邏輯，無需return
}

// 無返回值有參數
void 函數名(參數類型1 形參1, 參數類型2 形參2, ...) {
    函數體;
}

// 有返回值有參數
返回值類型 函數名(參數類型1 形參1, 參數類型2 形參2, ...) {
    函數體;
    return 返回值; // 返回值類型需與定義一致
}

2. 函數調用的 3 種方式

• 直接調用：單獨作為語句執行，適用於無返回值函數或無需使用返回值的場景。示例：printHello();（調用自定義的打印問候語函數）。
• 表達式調用：將函數調用作為表達式的一部分，使用其返回值參與計算。示例：int result = sum(3, 5);（調用求和函數，返回值賦值給result）。
• 嵌套調用：在一個函數體內調用另一個函數，實現邏輯分層。示例：int res = sum(sqrt(4), abs(-6));（嵌套調用sqrt和abs庫函數，結果作為sum的實參）。

3. 函數聲明（聲明與定義分離）

當函數定義在調用之後（或在其他文件中），需提前聲明函數原型，告知編譯器函數的返回值類型、函數名和參數列表，避免編譯錯誤。格式：返回值類型 函數名(參數類型1, 參數類型2, ...);（形參名可省略）。示例：

c運行

// 函數聲明（提前告知編譯器函數結構）
int sum(int, int); 

int main() {
    int a = 2, b = 3;
    printf("和為：%d\n", sum(a, b)); // 調用函數（此時定義在後面，需聲明）
    return 0;
}

// 函數定義（具體實現）
int sum(int x, int y) {
    return x + y;
}

三、函數參數的傳遞方式

1. 值傳遞（默認傳遞方式）

• 原理：將實參的值拷貝給形參，形參是獨立變量，修改形參的值不會影響實參。
• 適用場景：無需修改實參，僅需使用實參的值（如求和、求最大值等）。示例：

c運行

void swap(int x, int y) {
    int temp = x;
    x = y;
    y = temp; // 僅修改形參x、y，實參a、b不受影響
}

int main() {
    int a = 1, b = 2;
    swap(a, b);
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b); // 輸出：a=1, b=2（實參未交換）
    return 0;
}

2. 地址傳遞（指針參數）

• 原理：將實參的內存地址傳遞給形參（指針變量），通過指針間接訪問並修改實參的內存數據，實現 “修改實參” 的需求。
• 適用場景：需要修改實參的值（如交換兩個變量、修改數組元素等）。示例（修正上面的交換功能）：

c運行

void swap(int *x, int *y) {
    int temp = *x;
    *x = *y;
    *y = temp; // 通過指針修改實參a、b的內存值
}

int main() {
    int a = 1, b = 2;
    swap(&a, &b); // 傳遞實參的地址
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b); // 輸出：a=2, b=1（實參已交換）
    return 0;
}

注意：數組作為參數的特殊性

數組名本質是數組首元素的地址，因此數組作為函數參數時，默認是 “地址傳遞”，函數內修改數組元素會直接影響原數組。示例：

c運行

void modifyArray(int arr[], int len) { // 等價於 int *arr
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        arr[i] *= 2; // 直接修改原數組元素
    }
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3};
    modifyArray(arr, 3); // 傳遞數組名（首元素地址）
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%d ", arr[i]); // 輸出：2 4 6（原數組已修改）
    }
    return 0;
}

四、函數的高級應用

1. 遞歸函數（函數調用自身）

• 原理：將複雜問題拆解為與原問題結構一致的子問題，通過遞歸調用逐步簡化，直到觸發 “遞歸終止條件”（避免無限遞歸）。
• 適用場景：階乘計算、斐波那契數列、樹 / 圖遍歷等。示例（計算 n 的階乘）：

c運行

int factorial(int n) {
    if (n == 1) return 1; // 遞歸終止條件
    return n * factorial(n - 1); // 遞歸調用自身，拆解問題
}

int main() {
    printf("5的階乘：%d\n", factorial(5)); // 輸出：120
    return 0;
}

2. 函數指針（指向函數的指針）

• 原理：函數名是函數的入口地址，函數指針存儲該地址，可通過指針調用函數，實現 “函數回調”（如排序算法中自定義比較規則）。示例：

c運行

int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }

// 函數指針：指向“返回值為int、參數為兩個int”的函數
int (*funcPtr)(int, int); 

int main() {
    funcPtr = add; // 指針指向add函數
    printf("3+5=%d\n", funcPtr(3, 5)); // 輸出：8（通過指針調用add）
    
    funcPtr = sub; // 指針指向sub函數
    printf("7-2=%d\n", funcPtr(7, 2)); // 輸出：5（通過指針調用sub）
    return 0;
}

3. 多文件編程（函數的分文件組織）

大型項目中，將函數按功能拆分到不同.c文件（源文件），通過.h頭文件聲明函數，實現代碼模塊化管理。示例結構：

• sum.h（頭文件，聲明函數）：int sum(int a, int b);
• sum.c（源文件，定義函數）：#include "sum.h" int sum(int a, int b) { return a + b; }
• main.c（主文件，調用函數）：#include "sum.h" #include <stdio.h> int main() { printf("%d\n", sum(2,3)); return 0; }

五、常見注意事項

1. 函數名不能重複：同一作用域內，自定義函數名不可與其他函數（含庫函數）重名。
2. 參數匹配：調用函數時，實參的類型、數量、順序需與形參完全一致，否則會觸發編譯錯誤或隱式類型轉換（可能導致數據異常）。
3. 遞歸深度：遞歸函數需明確終止條件，避免棧溢出（如階乘計算中 n 過大可能導致棧溢出，可改用迭代實現）。
4. 指針安全：地址傳遞時，避免傳遞野指針（未初始化的指針）或 NULL 指針，否則會導致程序崩潰。
5. 頭文件保護：分文件編程時，頭文件需添加 “防止重複包含” 宏（如#ifndef SUM_H #define SUM_H ... #endif），避免編譯衝突。

C 語言函數的核心價值在於 “模塊化複用”，通過合理拆分函數，可讓代碼結構更清晰、維護更便捷，是編寫高效、可靠 C 語言程序的基礎。無論是簡單的小程序，還是複雜的嵌入式系統、工業軟件，函數都是核心組織單元。