32 函数的意义

目录

• 1 C 语言中的函数
• 2 函数的意义
• 3 面向过程的程序设计
• 4 声明和定义

1 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

2 函数的意义

• 模块化程序设计

  

• C 语言中的模块化

  

3 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
• 分解过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

4 声明和定义

• 声明和定义并不相同

• 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意义

• 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

• 示例：声明和定义的不同

  • Demo1

    // test.c
    #include <stdio.h>
    #include <malloc.h>
    
    //声明外部全局变量，在其他C文件中被定义，编译器在此处不会给g_var分配空间
    extern int g_var;
    
    //声明外部全局结构体，在其他C文件中被定义
    extern struct Test;
    
    int main()
    {
        //声明函数，在其他C文件中被定义
        extern void f(int i, int j);
        extern int g(int x);
        
        struct Test* p = NULL; // (struct Test*)malloc(sizeof(struct Test));
        
        printf("p = %p
    ", p);
        
        g_var = 10;
        
        printf("g_var = %d
    ", g_var);
        
        f(1, 2);
        
        printf("g(3) = %d
    ", g(3));
        
        free(p);
        
        return 0;
    }
    
    
    //global.c
    #include <stdio.h>
    
    int g_var = 5;
    
    struct Test
    {
        int x;
        int y;
    };
    
    void f(int i, int j)
    {
        printf("i + j = %d
    ", i + j);
    }
    
    int g(int x)
    {
        return (int)(2 * x + g_var);
    }
    

  • 编译：struct 不需要使用 extern 进行声明

    test.c:6: warning: useless storage class specifier in empty declaration
    

  • 运行

    p = (nil)
    g_var = 5
    g_var = 10
    i + j = 3
    g(3) = 16
    

  • Demo2：修改 p 指针指向的内存分配方式

    // 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));
        
        printf("p = %p
    ", p);
        
        g_var = 10;
        
        printf("g_var = %d
    ", g_var);
        
        f(1, 2);
        
        printf("g(3) = %d
    ", g(3));
        
        free(p);
        
        return 0;
    }
    
    
    //global.c
    #include <stdio.h>
    
    int g_var = 5;
    
    struct Test
    {
        int x;
        int y;
    };
    
    void f(int i, int j)
    {
        printf("i + j = %d
    ", i + j);
    }
    
    int g(int x)
    {
        return (int)(2 * x + g_var);
    }
    

  • 编译

    • 分析：编译器编译文件的顺序是不确定的，那么编译器在编译 test.c 文件时，编译到 14 行时无法知道结构体 Test 的大小信息

    test.c: In function ‘main’:
    test.c:13: error: invalid application of ‘sizeof’ to incomplete type ‘struct Test’ 
    

  • Demo3： g_var 变量的类型在声明和定义时不同

    // 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 = NULL;
        
        printf("p = %p
    ", p);
        
        g_var = 10;
        
        printf("g_var = %d
    ", g_var);
        
        f(1, 2);
        
        printf("g(3) = %d
    ", g(3));
        
        free(p);
        
        return 0;
    }
    
    
    //global.c
    #include <stdio.h>
    
    float g_var = 5;
    
    struct Test
    {
        int x;
        int y;
    };
    
    void f(int i, int j)
    {
        printf("i + j = %d
    ", i + j);
    }
    
    int g(int x)
    {
        return (int)(2 * x + g_var);
    }
    

  • 编译运行：变量 g_var 打印出的值与预期不同

    • 分析：编译器在处理 test.c 文件的第 19 行时，按照 int 的存储方式到 g_var 对应的内存处取值，即将一个二进制的 float 值解释为 int 型

    p = (nil)
    g_var = 1084227584
    g_var = 10
    i + j = 3
    g(3) = 6