【C語言探索之旅】 第一部分第九課：函數(shù)

內(nèi)容簡介

1、課程大綱

2、第1部份第9課：函數(shù)

3、第1部份第10課預(yù)告： 練習(xí)題+習(xí)作

課程大綱

我們的課程分為4大部份，每個(gè)部份結(jié)束后都會(huì)有練習(xí)題，并會(huì)公布答案。還會(huì)帶大家用C語言編寫3個(gè)游戲。

C語言編程基礎(chǔ)知識

• 甚么是編程？

• 工欲善其事，必先利其器

• 你的第1個(gè)程序

• 變量的世界

• 運(yùn)算那點(diǎn)事

• 條件表達(dá)式

• 循環(huán)語句

• 實(shí)戰(zhàn)：第1個(gè)C語言小游戲

• 函數(shù)

• 練習(xí)題

• 習(xí)作：完善第1個(gè)C語言小游戲

C語言高級技術(shù)

• 模塊化編程

• 進(jìn)擊的指針，C語言王牌

• 數(shù)組

• 字符串

• 預(yù)處理

• 創(chuàng)建你自己的變量類型

• 文件讀寫

• 動(dòng)態(tài)分配

• 實(shí)戰(zhàn)：“懸掛小人”游戲

• 安全的文本輸入

• 練習(xí)題

• 習(xí)作：用自己的語言解釋指針
  

用基于C語言的SDL庫開發(fā)2D游戲

• 安裝SDL

• 創(chuàng)建窗口和畫布

• 顯示圖象

• 事件處理

• 實(shí)戰(zhàn)：“超級瑪麗推箱子”游戲

• 掌握時(shí)間的使用

• 用SDL_ttf編輯文字

• 用FMOD控制聲音

• 實(shí)戰(zhàn)：可視化的聲音譜線

• 練習(xí)題
  

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

• 鏈表

• 堆，棧和隊(duì)列

• 哈希表

• 練習(xí)題
  

第1部份第9課：函數(shù)

最近各種社交媒體和新聞都被姚貝娜和杰倫刷屏了。1個(gè)使人惋惜，1個(gè)使人高興。

我覺得怎樣也得讓編程來刷1下屏吧。哈哈，開玩笑的，今天就用函數(shù)來刷屏好了。

說是刷屏，其實(shí)也是翻頁，由于這1課我們將會(huì)用函數(shù)這個(gè)重中之重來結(jié)束《C語言探索之旅》的第1部份（基礎(chǔ)部份），而第2部份將要迎接我們的就是C語言的高級技術(shù)了。刷走了1個(gè)部份，準(zhǔn)備迎接新的挑戰(zhàn)。

第2部份會(huì)比較難哦，不過不用擔(dān)心，我們1點(diǎn)點(diǎn)學(xué)習(xí)。只要方向?qū)Γ匣〞r(shí)間，C語言其實(shí)不可怕。

這1課里我們也會(huì)給大家講C語言程序所基于的原則。

我們將要學(xué)習(xí)如何將程序分塊管理，有點(diǎn)像樂高積木...

其實(shí)所有C語言的大型程序都是小程序塊的集合，而這些小程序塊我們稱之為函數(shù)。在面向?qū)ο蟮恼Z言如Java里面，函數(shù)又被稱為方法，固然這里我們只討論C語言（面向進(jìn)程的語言），不討論面向?qū)ο蟮恼Z言，sorry，我又空話了... 好吧，我們只面向C語言這個(gè)對象。

函數(shù)的創(chuàng)建和調(diào)用

在之前的課程中我們已學(xué)過所有的C語言程序都是由main函數(shù)開始運(yùn)行的。那時(shí)候我們也展現(xiàn)了1個(gè)概要圖，里面有1些術(shù)語：

最上面的部份我們稱之為“預(yù)處理指令”，很容易辨識，由于以#號開頭，而且總是放在程序的最前面。

下面的部份就是我們要學(xué)習(xí)的函數(shù)了，這里的示例是main函數(shù)。

前面說過，C語言的程度都是以main函數(shù)為入口函數(shù)的。1個(gè)C程序要運(yùn)行，必須要有main函數(shù)。只不過，目前為止我們寫的所有程序 包括上1課的小游戲，也只是在main函數(shù)里面搗鼓而已，我們還沒跳出過main函數(shù)過。沒辦法，有錢任性，沒錢只能…

那你要問了：這樣不好嗎？

答案是：其實(shí)不是說這樣不好，但這其實(shí)不是C程序員平時(shí)所做的。幾近沒有程序員會(huì)只在main函數(shù)的大括號內(nèi)部寫代碼。到目前為止我們所寫的程序都還比較短小，但是想象1下如果程序變得很大，代碼幾千幾萬乃至上百萬行，難道我們還把這些代碼都塞在main函數(shù)里面嗎？

所以我們現(xiàn)在來學(xué)習(xí)如何更好地計(jì)劃我們的程序。我們要學(xué)習(xí)將程序分成很多小塊，就像樂高積木的每個(gè)小塊1樣，這些小塊搭起來卻可以組成很多好玩的形狀。這些程序小塊我們稱其為函數(shù)。

1個(gè)函數(shù)會(huì)履行某些操作，并返回1個(gè)值。程序就是1個(gè)代碼序列，負(fù)責(zé)完成特定的任務(wù)。

我們說1個(gè)函數(shù)有輸入和輸出，以下圖所示：

可以把函數(shù)想象成1臺(tái)制作香腸的機(jī)器，在輸入那1頭你把豬裝進(jìn)去，輸出那1頭就出來香腸了。這酸爽。

當(dāng)我們在程序中調(diào)用1個(gè)函數(shù)的時(shí)候，會(huì)順次產(chǎn)生3個(gè)步驟：

1. 輸入：給函數(shù)傳入1些信息（借著給函數(shù)1些參數(shù)）

2. 運(yùn)算：因著輸入里傳進(jìn)去的信息，函數(shù)就能夠完成特定任務(wù)了

3. 輸出：做完運(yùn)算后，函數(shù)會(huì)返回1個(gè)結(jié)果。我們稱其為輸出或返回值

舉個(gè)實(shí)際例子，比如我們有個(gè)函數(shù)叫做multipleTwo，作用是將輸入乘以2，以下所示：

函數(shù)的目的是為了讓源代碼更加結(jié)構(gòu)分明，也節(jié)省源代碼數(shù)目，由于我們就不用每次都輸入重復(fù)的代碼片斷而只需要調(diào)用函數(shù)就行了。

再假想1下：以后我們可能會(huì)想要?jiǎng)?chuàng)建1個(gè)叫showWindow（顯示窗口）的函數(shù)，作用是在屏幕上顯示1個(gè)窗口。1旦函數(shù)寫好以后（固然寫的進(jìn)程是最難的），我們就只需要說：“那個(gè)誰，給我去打開1個(gè)窗口”，showWindow函數(shù)就會(huì)為我們在屏幕上顯示1個(gè)窗口。我們也能夠?qū)?個(gè)displayPersonage的函數(shù)，作用是為我們在屏幕上顯示1個(gè)游戲人物。

函數(shù)的構(gòu)成

我們在之前的課中已接觸過函數(shù)了，就是非常重要的main函數(shù)。但是還是需要我們來介紹1下1個(gè)函數(shù)的構(gòu)成究竟是怎樣樣的。

下面是函數(shù)的語義學(xué)的結(jié)構(gòu)，這是1個(gè)需要了解的模板：

類型  函數(shù)名(參數(shù))

{

// 函數(shù)體，在這里插入指令

}

關(guān)于這個(gè)模板我們需要掌握4點(diǎn)：

1. 函數(shù)類型：對應(yīng)輸出類型，也能夠把其看作函數(shù)的類型。和變量類似，函數(shù)也有類型，這類型取決于函數(shù)返回值的類型。如果1個(gè)函數(shù)返回1個(gè)浮點(diǎn)數(shù)（帶小數(shù)點(diǎn)的），那末自然我們會(huì)將函數(shù)類型定為float或double；如果返回整數(shù)，那末我們1般會(huì)將類型定為int或long。但是我們也能夠創(chuàng)建不返回任何值的函數(shù)。

2. 函數(shù)名：這是你的函數(shù)的名字。你可以給你的函數(shù)起任意名字，只要遵從給變量命名的相同的規(guī)則就好。

3. 函數(shù)的參數(shù)（對應(yīng)輸入）：參數(shù)位于函數(shù)名以后的圓括號內(nèi)。這些參數(shù)是函數(shù)要用來做操作（運(yùn)算）的數(shù)據(jù)。你可以給函數(shù)傳入任意數(shù)量的參數(shù)，也能夠不傳入任何參數(shù)。

4. 函數(shù)體：大括號規(guī)定了函數(shù)的起始和結(jié)束范圍。在大括號中你可以寫入任意多的指令。對上面的multipleTwo函數(shù)，需要寫入將輸入的數(shù)字乘以2的相干操作指令。
   

根據(jù)函數(shù)類型，函數(shù)可以分為兩類：

1. 返回1個(gè)值的函數(shù)，這樣的函數(shù)，我們將其類型定為對應(yīng)的值的類型（char，int，long，double等）

2. 不返回任何值的函數(shù)，這樣的函數(shù)，我們將其類型定為void（void在英語中是“空的，無效的”之意）

創(chuàng)建函數(shù)

我們不要再遲延了，馬上給出1個(gè)實(shí)例。用的還是我們上面提過的multipleTwo這個(gè)函數(shù)：這個(gè)函數(shù)的輸入是1個(gè)整型int，輸出也是int類型的數(shù)。

int multipleTwo(int number)

{

int result = 0;

result = 2 * number;  // 我們將提供的數(shù)乘以2

return result;       // 我們將2倍的數(shù)返回

}

這就是你的第1個(gè)除main之外的函數(shù)，自豪不？

return result;

這句話1般放在函數(shù)體的最后，用于返回1個(gè)值。這句話意味著：“函數(shù)你給我停下，然后返回這個(gè)值”。這里的result必須是int類型的，由于函數(shù)類型是int，所以返回值也必須是int類型。

result這個(gè)變量是在multipleTwo函數(shù)中聲明/創(chuàng)建的，所以它只能在這個(gè)函數(shù)里面用，不能在另外一個(gè)函數(shù)比如main中使用，所以是multipleTwo函數(shù)的私有變量。

但上面的代碼是否是最簡單的呢？

不是，還可以簡化，以下：

int multipleTwo(int number)

{

return 2 * number;

}

上面的代碼做的是1樣的事情，寫起來也更簡單，函數(shù)體內(nèi)只有1句話。

通常來講，我們寫的函數(shù)都會(huì)有多個(gè)變量，以便做運(yùn)算，multipleTwo這個(gè)函數(shù)算是相當(dāng)簡單了。

多個(gè)參數(shù)，或沒有參數(shù)

多個(gè)參數(shù)

我們的multipleTwo函數(shù)只有1個(gè)參數(shù)，但是我們也能夠創(chuàng)建有幾個(gè)參數(shù)的函數(shù)，比以下面這個(gè)加法函數(shù)addition：

int addition(int a, int b)

{

return a + b;

}

可以看到，只需要用1個(gè)逗號來分隔參數(shù)就行了。

沒有參數(shù)

有些函數(shù)，雖然不太常見，可能會(huì)沒有參數(shù)。例如1個(gè)用來顯示Hello（你好）的函數(shù)：

void hello()

{

printf("Hello");

}

如上所見，這個(gè)函數(shù)沒有任何參數(shù)，另外，可以看到我們還把函數(shù)類型定為了void，就是空，所以也沒有return語句用于返回1個(gè)值，所以這個(gè)函數(shù)也沒有返回值。徹徹底底的黑5類…

調(diào)用函數(shù)

現(xiàn)在我們來看1個(gè)程序，溫習(xí)1下我們之前學(xué)的內(nèi)容。

我們要用到我們的multipleTwo函數(shù)，來計(jì)算1個(gè)數(shù)的兩倍的值。

我們暫時(shí)把multipleTwo函數(shù)寫在main函數(shù)之前，如果放在main函數(shù)以后會(huì)出錯(cuò)，以后的課程我們會(huì)解釋為何。

#include <stdio.h>

int multipleTwo(int number)

{

return 2 * number;

}    

int main(int argc, char *argv[])

{

int initial = 0, twice = 0;

printf("請輸入1個(gè)整數(shù)... ");

scanf("%d", &initial);

twice = multipleTwo(initial);

printf("這個(gè)數(shù)的兩倍是 %d ", twice);

return 0;

}

我們的程序是從main函數(shù)開始運(yùn)行的，這個(gè)大家已知道了。

我們首先要求用戶輸入1個(gè)整數(shù)，將其值傳遞給multipleTwo函數(shù)，并且把multipleTwo函數(shù)的返回值賦給twice這個(gè)變量。

仔細(xì)看下面這1行，這是我們最關(guān)心的1行代碼，由于正是這1行調(diào)用了我們的multipleTwo函數(shù)。

twice = multipleTwo(initial);

在括號里，我們將變量initial當(dāng)作輸入傳遞給函數(shù)，也正是這個(gè)變量，函數(shù)將要用于其內(nèi)部的處理。

這個(gè)函數(shù)返回1個(gè)值，這個(gè)值我們賦給twice這個(gè)變量。

其實(shí)這1行中，我們就是命令電腦：“讓multipleTwo函數(shù)給我計(jì)算initial的兩倍的值，并且將結(jié)果貯存到twice這個(gè)變量中”。

詳細(xì)的分步解釋

或許對初學(xué)者，理解起來還是有些許困難。

不用擔(dān)心，我相信通過下面的分步解釋，大家會(huì)明白得更透徹。

這個(gè)特殊注釋的代碼向大家展現(xiàn)了程序的運(yùn)行順序：

#include <stdio.h>

int multipleTwo(int number)     // 6

{

return 2 * number;                 // 7

}    

int main(int argc, char *argv[])  // 1

{

int initial = 0, twice = 0;          // 2

printf("請輸入1個(gè)整數(shù)... ");   // 3

scanf("%d", &initial);              // 4

twice = multipleTwo(initial);    // 5

printf("這個(gè)數(shù)的兩倍是 %d ", twice);    // 8

return 0;                                  // 9

}

上面的編號表示了履行的順序：1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> 7 -> 8 -> 9

1. 程序從main函數(shù)開始履行

2. 在main函數(shù)中的命令1行1行地被履行

3. 履行printf輸出

4. 履行scanf讀入數(shù)據(jù)，賦值給變量initial

5. 讀入指令... 啊，調(diào)用multipleTwo函數(shù)了，因此程序跳到上面的multipleTwo函數(shù)中去履行

6. 我們運(yùn)行multipleTwo函數(shù)，并接受1個(gè)數(shù)作為輸入（number）

7. 我們對number做運(yùn)算，并且結(jié)束multipleTwo函數(shù)，return意味著函數(shù)的結(jié)束，并且返回1個(gè)值

8. 我們重新回到main函數(shù)的下1條指令，用printf輸出

9. 又1個(gè)return，這次是main函數(shù)的結(jié)束，因而全部程序運(yùn)行終了。
   

變量initial被傳值給multipleTwo的參數(shù)number（另外一個(gè)變量），稱為值傳遞。固然其實(shí)原理是做了1份變量initial的拷貝，把拷貝賦值給了number，這個(gè)值傳遞的概念以后學(xué)習(xí)指針那1章會(huì)再詳述。

這里如果我們把initial改名為number也是可以的，其實(shí)不會(huì)與函數(shù)multipleTwo的參數(shù)number沖突。由于參數(shù)number是屬于multipleTwo這個(gè)函數(shù)的專屬變量。

測試程序

下面是程序運(yùn)行起來的1個(gè)實(shí)例：

請輸入1個(gè)整數(shù)... 10

這個(gè)數(shù)的兩倍是 20

固然你沒必要將multipleTwo函數(shù)的返回值賦給1個(gè)變量，也能夠直接將multipleTwo函數(shù)的返回值傳遞給另外一個(gè)函數(shù)，就好像multipleTwo(intial)是1個(gè)變量1般。

仔細(xì)看下面這個(gè)程序，跟上面幾近是1樣的，但是修改了最后1個(gè)printf的行動(dòng)，我們也沒有使用twice這個(gè)變量，由于沒必要要：

#include <stdio.h>

int multipleTwo(int number)

{

return 2 * number;

}    

int main(int argc, char *argv[])

{

int initial = 0, twice = 0;

printf("請輸入1個(gè)整數(shù)... ");

scanf("%d", &initial);

// 函數(shù)的結(jié)果（返回值）直接傳遞給printf函數(shù)，而沒有通過第3方變量

printf("這個(gè)數(shù)的兩倍是 %d ", multipleTwo(initial));

return 0;

}

我們可以看到，這次的程序直接將multipleTwo函數(shù)的返回值傳遞給了printf函數(shù)。

當(dāng)程序運(yùn)行到這1行會(huì)產(chǎn)生甚么呢？

很簡單，電腦看到這1行是printf函數(shù)，所以調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫的printf函數(shù)，向printf函數(shù)傳遞我們給的所有參數(shù)。第1個(gè)參數(shù)是要顯示的語句，第2個(gè)參數(shù)是1個(gè)整數(shù)。電腦又知道要把這個(gè)整數(shù)值傳遞給printf函數(shù)，必須先調(diào)用multipleTwo函數(shù)，所以它就乖乖地去調(diào)用multipleTwo函數(shù)，做兩倍乘法運(yùn)算，并且直接把結(jié)果傳遞給printf函數(shù)。

這就是函數(shù)的層疊式調(diào)用，這樣做的好處是，1個(gè)函數(shù)可以按需調(diào)用另外一個(gè)函數(shù)。

只要愿意，我們的multipleTwo函數(shù)也能夠再調(diào)用其他的函數(shù)，只要你肯寫，然后這個(gè)函數(shù)再調(diào)用其它函數(shù)，順次類推。

這就是C語言程序所基于的原則。所有的代碼都是有計(jì)劃地組合在1起的，類似樂高積木。

最后，最艱巨確當(dāng)然是編寫函數(shù)了，1旦完成，你就只需要調(diào)用它就行了，不需要太擔(dān)心函數(shù)內(nèi)部所做的運(yùn)算。使用函數(shù)可以大大下降代碼的重復(fù)度，相信我，你會(huì)非常需要函數(shù)的。

1些函數(shù)的實(shí)例

如果1起學(xué)習(xí)過之前的課程，你應(yīng)當(dāng)會(huì)有這類印象：我就是個(gè)例子狂人。

是的，由于我很喜歡用實(shí)例來加深理解。我可不是甚么superhero（超級英雄），比如Iron Man，綠偉人，蟻人，等。

由于我覺得理論雖好，但如果只有理論，那我們就不能很好地掌握知識，而且不知道怎樣利用，那就很惋惜了。想起了“勁酒雖好，可不要貪杯哦”那句廣告詞…

所以下面我們會(huì)1起看幾個(gè)函數(shù)的實(shí)例，以便讀者對函數(shù)有更深入的了解。我們盡可能展現(xiàn)不同情況，使大家看到可能出現(xiàn)的各種函數(shù)類型。

歐元/人民幣轉(zhuǎn)換

最近歐元大貶值，已降到7左右了，我們就來寫1個(gè)函數(shù)，用于轉(zhuǎn)換歐元到人民幣。

查了1下最新的匯率：

1歐元=7.1874人民幣元

#include <stdio.h>

double conversion(double euros)

{

 double rmb = 0;

 rmb = 7.1874 * euros;

 return rmb;

}    

int main(int argc, char *argv[])

{    

 printf("10 歐元 = %f 人民幣 ", conversion(10));

 printf("50 歐元 = %f 人民幣 ", conversion(50));

 printf("100 歐元 = %f 人民幣 ", conversion(100));

 printf("200 歐元 = %f 人民幣 ", conversion(200));

 return 0;

}

你也能夠?qū)?個(gè)人民幣轉(zhuǎn)換為歐元的小程序。

懲罰

接下來看1個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)不會(huì)返回任何值，所以類型是void。這個(gè)函數(shù)會(huì)根據(jù)傳入的參數(shù)在屏幕上顯示1定次數(shù)的信息。這個(gè)函數(shù)只有1個(gè)參數(shù)，那就是顯示懲罰語句的次數(shù)：

#include <stdio.h>

void punish(int lineNumber)

{

 int i;

 for (i = 0 ; i < lineNumber ; i++)

 {

     printf("我不應(yīng)當(dāng)有錢任性 ");

 }    

}

int main(int argc, char *argv[])

{    

 punish(5);

 return 0;

}

顯示結(jié)果以下：

我不應(yīng)當(dāng)有錢任性

我不應(yīng)當(dāng)有錢任性

我不應(yīng)當(dāng)有錢任性

我不應(yīng)當(dāng)有錢任性

我不應(yīng)當(dāng)有錢任性

矩形面積

矩形的面積很容易計(jì)算：長 x 寬。

我們來寫1個(gè)求矩形面積的函數(shù)，它有兩個(gè)參數(shù)：矩形的長和矩形的寬。返回值是矩形的面積：

#include <stdio.h>

double rectangleArea(double length, double width)

{

 return length * width;

}    

int main(int argc, char *argv[])

{    

 printf("長是10，寬是5的矩形面積是 %f ", rectangleArea(10, 5));

 printf("長是3.5，寬是2.5的矩形面積是 %f ", rectangleArea(3.5, 2.5));

 printf("長是9.7，寬是4.2的矩形面積是 %f ", rectangleArea(9.7, 4.2));

  

 return 0;

}

顯示結(jié)果：

長是10，寬是5的矩形面積是 50.000000

長是3.5，寬是2.5的矩形面積是 8.750000

長是9.7，寬是4.2的矩形面積是 40.740000

我們可以直接在函數(shù)里顯示 長，寬和計(jì)算所得的面積嗎？

固然可以。這樣的情況下，函數(shù)就沒必要返回任何值了，函數(shù)計(jì)算出矩形面積，然后直接顯示在屏幕上：

#include <stdio.h>

void rectangleArea(double length, double width)

{

 double area = 0;

 area = length * width;

 printf("長為 %f 寬為 %f 的矩形的面積是 %f ", length, width, area);

}    

int main(int argc, char *argv[])

{    

 rectangleArea(10, 5);

 rectangleArea(3.5, 2.5);

 rectangleArea(9.7, 4.2);

  

 return 0;

}

我們可以看到，printf函數(shù)在函數(shù)體內(nèi)被調(diào)用，顯示的結(jié)果和之前把printf放在main函數(shù)里是1樣的。只不過我們用的方法不1樣罷了。

菜單

還記得之前的課程中菜單的那個(gè)例子嗎？（皇上，您還記得大明湖畔的夏雨荷么？）

這次我們用自定義的函數(shù)來重寫1次，會(huì)更詳細(xì)和優(yōu)化：

#include <stdio.h>

int menu()

{

 int choice = 0;

 while (choice < 1 || choice > 4)

 {

     printf("菜單 : ");

     print