C 语言函数

函数（function）是具有名称、可重复调用的代码块：接收实参，执行一组语句，并可向调用方返回一个结果。C 程序由函数组织而成，程序入口 main 本身也是一个函数。将重复逻辑封装为函数，有利于划分模块、减少重复代码并便于阅读与维护。

函数的特性与限制

在学习具体语法之前，先明确 C 语言函数在标准模型下的几条约定：

• 除变参函数等进阶话题外，常见函数具有固定个数的形式参数。
• 一次调用只能返回一个值；若不需要返回值，返回类型应声明为 void。
• 标量类型的参数默认按值传递：形参得到的是实参值的副本，在函数内修改形参不会改变调用方的变量。若要通过形参修改调用方的对象，需要传递地址，相关内容见指针一章。

定义与调用

下列代码定义函数 foo：接收一个 int 形参 bar，返回其两倍：

int foo(int bar) {
    return bar * 2;
}

int main(void) {
    foo(1);
    return 0;
}

调用函数使用函数名加圆括号的形式，例如 foo(1) 将整数 1 按值传给形参 bar，再执行函数体中的语句。

函数的声明与定义

C 语言要求：在调用点之前，编译器必须已知该函数的返回类型与参数列表。声明（declaration）只给出函数原型，不包含函数体；定义（definition）则包含完整的实现。可以先在文件前部声明，再在稍后或另一翻译单元中定义：

#include <stdio.h>

int foo(int bar);   /* 声明 */

int main(void) {
    printf("foo 的返回值是 %d\n", foo(1));
    return 0;
}

int foo(int bar) {  /* 定义 */
    return bar + 1;
}

声明通常写在源文件顶部，或放在头文件（.h）中供多个源文件包含，以避免重复定义并保证调用处类型一致。

返回类型为 void 的函数

若函数只执行操作、不向调用方返回数值，返回类型写 void。无参时建议写 void，以明确表示不接受参数：

void moo(void) {
    /* 无返回值 */
}

int main(void) {
    moo();
    return 0;
}

void 函数不能使用带表达式的 return；若需提前结束执行，可写不带值的 return;。这与返回整型 0 的 main 含义不同：void 表示调用方不接收返回值。

库函数与自定义函数

C 程序中的函数大致可分为两类：

• 库函数：由标准库或第三方库提供，例如 printf、scanf、sqrt。使用前需通过 #include 包含相应头文件，如 <stdio.h>、<math.h>。
• 自定义函数：由程序员在工程中自行编写。按是否带参数、是否返回值，可组合为无参无返、有参无返、无参有返、有参有返四种常见形式。

#include <stdio.h>

int square(int x) {       /* 有参数有返回值 */
    return x * x;
}

void greet(void) {        /* 无参数无返回值 */
    printf("你好！\n");
}

示例：计算平方

#include <stdio.h>

int square(int x) {
    return x * x;
}

int main(void) {
    int result = square(5);
    printf("5 的平方是：%d\n", result);
    return 0;
}

从语法上看，函数定义包含四部分：

• 返回类型：函数值的类型；无返回值时为 void。
• 函数名：标识符，命名规则与变量相同，在同一作用域内不可重复。
• 参数列表：形参的类型与名称；无参时可写空括号或 void。
• 函数体：由花括号括起的语句序列。

参数传递：按值传递

C 语言的函数参数只有按值传递这一种机制：调用时把实参的值复制给形参。标准 C 没有 C++ 那样的引用形参（例如 int &x），也不存在单独的“引用传递”语法。

教材或交流中常说的“传地址”“传指针”，在语言层面仍然是把指针变量的值（即地址）按值传给形参；函数拿到的是地址的副本，但可以通过该地址访问并修改调用方的对象。指针的声明、取地址与解引用，在指针一章系统说明；数组作为函数参数时数组名也会退化为首地址，本质同样是指针按值传递。

下列示例中，addOne 的形参类型为 int，修改的是 x 的副本，因此 main 中的 num 在调用后仍为原值：

#include <stdio.h>

void addOne(int x) {
    x = x + 1;
    printf("函数里的 x：%d\n", x);
}

int main(void) {
    int num = 5;
    addOne(num);
    printf("main 里的 num：%d\n", num);
    return 0;
}

输出中函数内 x 为 6，而 main 里 num 仍为 5。若要在函数内修改调用方的 int 变量，需把地址传给指针形参，例如 addOnePtr(&num)，在函数内通过 *p 修改：

void addOnePtr(int *p) {
    if (p != NULL) {
        *p = *p + 1;
    }
}

int main(void) {
    int num = 5;
    addOnePtr(&num);   /* 传递 num 的地址；实参仍按值传入指针 */
    /* 此时 num 变为 6 */
    return 0;
}

这里 &num 是地址，形参 p 得到的是该地址的副本；通过 *p 访问的是 main 中的 num，因此能实现“在函数内改调用方变量”的效果，但传递机制本身仍是按值传递。

调用过程与栈帧

每次函数调用时，运行环境通常在栈上为该次调用分配一块区域，称为栈帧（stack frame），用于存放形参、返回地址以及函数内的局部变量等；函数返回后，对应栈帧被回收。由此可得：

• 不同调用之间的局部变量相互独立，同一函数被多次调用时，各次调用的局部量互不共享。
• 栈空间有限，递归层数过深可能导致栈溢出，相关内容在递归一节讨论。

本节介绍了函数的定义、声明、调用方式、按值传递（含传指针时的含义）以及栈帧的基本概念。掌握这些之后，可进一步学习指针与递归等话题。