【C】 43_函数的意义

C语言中的函数

• 函数的由来

程序 = 数据 + 算法
==>
C程序 = 数据 + 函数 （定义算法）

函数的意义

• 模块化程序设计

• C语言中的模块化

面向过程的程序设计

• 面向过程是一种以过程为中心的编程思想
• 首先将复杂的问题分解为一个个容易解决的问题
• 分解后的问题可以按照步骤一步步完成
• 函数是面向过程在 C 语言中的体现
• 解决问题的每个步骤可以用函数来实现

声明和定义

• 声明的意义在于告诉编译器程序单元的存在
• 定义则明确指示程序单元的存在
• C 语言中通过 extern 进行程序单元的声明
• 一些程序单元在声明时可以省略 extern

严格意义上的声明和定义并不同

实例分析： 声明和意义不同

实验 1

test.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

extern int g_var;    // 变量声明，不分配内存空间

extern struct Test;

int main()
{
    extern void f(int i, int j);
    extern int g(int x);
    
    struct Test* p = NULL;
    
    printf("p = %p\n", p);
    
    printf("g_var = %d\n", g_var);
    
    f(1, 2);
    
    printf("g(3) = %d\n", g(3));
    
    free(p);
    
    return 0;
}

global.c

#include <stdio.h>

int g_var = 10;    // 变量定义，分配内存空间

struct Test
{
    int x;
    int y;
};

void f(int i, int j)
{
    printf("i + j = %d\n", i + j);
}

int g(int x)
{
    return (int)(2 * x + g_var);
}

输出：
p = (nil)
g_var = 10
i + j = 3
g(3) = 16

实验 2

test.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

extern int g_var;

extern struct Test;

int main()
{
    extern void f(int i, int j);
    extern int g(int x);
    
    struct Test* p = (struct test*)malloc(sizeof(struct Test));  // 注意这里！
    
    printf("p = %p\n", p);
    
    printf("g_var = %d\n", g_var);
    
    f(1, 2);
    
    printf("g(3) = %d\n", g(3));
    
    free(p);
    
    return 0;
}

global.c

#include <stdio.h>

int g_var = 10;

struct Test
{
    int x;
    int y;
};

void f(int i, int j)
{
    printf("i + j = %d\n", i + j);
}

int g(int x)
{
    return (int)(2 * x + g_var);
}

编译输出：
test.c:13: error: invalid application of ‘sizeof’ to incomplete type ‘struct Test’ 
test.c:13: warning: initialization from incompatible pointer type

发生了什么？

在链接阶段之前，各个文件之间的编译是互相独立的。
test.c 中，对 struct Test 进行声明，仅告诉编译器其定义于其它文件，但在本文件中，无法获取它的详细信息，sizeof()不知道返回怎样的值，因此报错。

实验 3

test.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

extern int g_var;  // 注意声明的类型！

extern struct Test;

int main()
{
    extern void f(int i, int j);
    extern int g(int x);
    
    struct Test* p = NULL;
    
    printf("p = %p\n", p);
    
    printf("g_var = %d\n", g_var);
    
    f(1, 2);
    
    printf("g(3) = %d\n", g(3));
    
    free(p);
    
    return 0;
}

global.c  

#include <stdio.h>

float g_var = 10;    // 注意定义的类型！

struct Test
{
    int x;
    int y;
};

void f(int i, int j)
{
    printf("i + j = %d\n", i + j);
}

int g(int x)
{
    return (int)(2 * x + g_var);
}

输出：
p = (nil)
g_var = 1092616192
i + j = 3
g(3) = 16 

发生了什么？

在global.c定义为 float ，test.c 声明为 int ，编译器没有发出警告！；
global.c 中，g_var 内存空间中 4 字节二进制数据将按照 float 类型进行解释；
test.c   中，g_var 内存空间中 4 字节二进制数据将按照 int   类型进行解释；
在 c 语言中， float 与 int 的存储方式不同，导致输出不同。

小结

• 函数是面向过程思想在 C 语言中的体现
• 面向过程是由上至下分解问题的设计方法
• 程序中的定义和声明完全不同
• C 语言中通过 extern 对程序单元进行声明

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！