三C语言常用的库函数

Posted 2021-09-18 I am Supreme

1. 函数是什么？

维基百科中对函数的定义：子程序。子程序，是一个大型程序中的某部分代码， 由一个或多个语句块组成。它负责完成某项特定任务，而且相较于其他代 码，具备相对的独立性。一般会有输入参数并有返回值，提供对过程的封装和细节的隐藏。这些代码通常被集成为软件库。
1.1 c语言中函数的分类：

• 库函数
• 自定义函数

2. 库函数

2.1 为什么会有库函数？
为了支持可移植性和提高程序的效率，所以C语言的基础库中提供了一系列类似的库函数，方便程序员进行软件开发。

2.2 C语言常用的库函数都有：

• IO函数
• 字符串操作函数
• 字符操作函数
• 内存操作函数
• 时间/日期函数
• 数学函数
• 其他库函数

注： 但是库函数必须知道的一个秘密就是：使用库函数，必须包含 #include 对应的头文件。

3. 自定义函数

如果库函数能干所有的事情，那还要程序员干什么？
所以更加重要的是自定义函数。自定义函数和库函数一样，有函数名，返回值类型和函数参数。 但是不一样的是这些都是我们自己来设计。这给程序员一个很大的发挥空间。

函数的组成：

ret_type fun_name(para1, * )
{
    statement;//语句项
}
ret_type 返回类型
fun_name 函数名
para1 函数参数

4. 函数参数

• 实际参数（实参）

真实传给函数的参数，叫实参。实参可以是：常量、变量、表达式、函数等。无论实参是何种类
型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。

• 形式参数（形参）

形式参数是指函数名后括号中的变量，因为形式参数只有在函数被调用的过程中才实例化（分配
内存单元），所以叫形式参数。形式参数当函数调用完成之后就自动销毁了。因此形式参数只在
函数中有效。

形参和实参使用的不是同一空间。形参实例化之后其实相当于实参的一份临时拷贝。
5. 函数调用

• 传值调用

函数的形参和实参分别占有不同内存块，对形参的修改不会影响实参。
 

• 传址调用

1. 传址调用是把函数外部创建变量的内存地址传递给函数参数的一种调用函数的方式。
2. 这种传参方式可以让函数和函数外边的变量建立起正真的联系，也就是函数内部可以直接操作函数外部的变量。

6. 函数的嵌套调用和链式访问

• 嵌套调用

函数和函数之间可以有机的组合的。

#include <stdio.h>
void new_line()
{
    printf("hehe\\n");
}
void three_line()

{
    int i = 0;
    for(i=0; i<3; i++)
    {
        new_line();
    }
}
int main()
{
    three_line();
    return 0;
}

• 链式访问

把一个函数的返回值作为另外一个函数的参数
 

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char arr[20] = "hello";
    int ret = strlen(strcat(arr,"bit"));//这里介绍一下strlen函数
    printf("%d\\n", ret);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%d", printf("%d", printf("%d", 43)));

    return 0;
}

7. 函数的声明和定义

• 函数声明：

1. 告诉编译器有一个函数叫什么，参数是什么，返回类型是什么。但是具体是不是存在，无关紧要。
2. 函数的声明一般出现在函数的使用之前。要满足先声明后使用。
3. 函数的声明一般要放在头文件中的。

• 函数的定义：函数的定义是指函数的具体实现，交待函数的功能实现。

8. 函数递归

• 什么是递归？

程序调用自身的编程技巧称为递归（ recursion）。 递归做为一种算法在程序设计语言中广泛应
用。 一个过程或函数在其定义或说明中有直接或间接调用自身的一种方法，它通常把一个大型复
杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解，递归策略只需少量的程序就可
描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。 递归的主要思考方式在
于：把大事化小
 

• 递归的两个必要条件

1. 存在限制条件，当满足这个限制条件的时候，递归便不再继续。
2. 每次递归调用之后越来越接近这个限制条件
    

 练习一：接受一个整型值（无符号），按照顺序打印它的每一位。 例如： 输入：1234，输出 1 2 3 4。

参考代码：

#include <stdio.h>
void print(int n)
{
    if(n>9)
    {
        print(n/10);
    }
    printf("%d ", n%10);
}
int main()
{
    int num = 1234;
    print(num);
    return 0;
}

练习2：编写函数不允许创建临时变量，求字符串的长度

#include <stdio.h>

int Strlen(const char*str)
{
    if(*str == '\\0')
        return 0;
    else return 1+Strlen(str+1);
}
int main()
{
    char *p = "abcdef";
    int len = Strlen(p);
    printf("%d\\n", len);
    return 0;
}

练习三：求n的阶乘

int factorial(int n)
{
    if(n <= 1)
        return 1;
    else
        return n* factorial(n-1);
}

练习四：求第n个斐波那契数列（不考虑溢出）

int fib(int n)
{
    if (n <= 2)
        return 1;
    else
        return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

 但是我们发现有问题；

• 在使用 fib 这个函数的时候如果我们要计算第50个斐波那契数字的时候特别耗费时间。
• 使用 factorial 函数求10000的阶乘（不考虑结果的正确性），程序会崩溃

 为什么呢？

我们发现 fib 函数在调用的过程中很多计算其实在一直重复。 如果我们把代码修改一下：
 

int count = 0;//全局变量
int fib(int n)
{
    if(n == 3)
        count++;
    if (n <= 2)
        return 1;
    else
        return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

最后我们输出看看count，是一个很大很大的值。
那我们如何改进呢？
在调试 factorial 函数的时候，如果你的参数比较大，那就会报错： `stack overflow（栈溢
出） 这样的信息。 系统分配给程序的栈空间是有限的，但是如果出现了死循环，或者（死递
归），这样有可能导致一直开辟栈空间，最终产生栈空间耗尽的情况，这样的现象我们称为栈溢
出。
那如何解决上述的问题：
1. 将递归改写成非递归。
2. 使用static对象替代nonstatic局部对象。在递归函数设计中，可以使用static对象替代nonstatic局
部对象（即栈对 象），这不仅可以减少每次递归调用和返回时产生和释放nonstatic对象的开销，
而且static对象还可以保存递归调用的中间状态，并且可为各个调用层所访问。