16 函数基础

16.1 完整概念讲解

函数是C语言中代码复用的基本单元。它封装了一段可重复调用的代码块，接收输入参数并可返回结果。

函数的组成要素：

返回类型：函数返回值的类型，void表示无返回值
函数名：标识符，遵循命名规则
参数列表：形参（形式参数）的类型和名称
函数体：包含具体实现的代码块

形参与实参：

形参（Parameter）：函数定义时声明的变量，是占位符
实参（Argument）：函数调用时传递的实际值
实参按值传递给形参，形参是实参的副本

函数调用栈帧：

调用函数时，将实参从右到左压入栈中
将返回地址（调用后的下一条指令地址）压栈
将旧的帧指针（EBP）压栈
分配局部变量空间
函数执行完毕，局部变量出栈
恢复旧的帧指针
弹出返回地址，跳转继续执行

16.2 核心API/语法

// 函数定义
返回类型 函数名(参数列表) {
    // 函数体
    return 返回值;  // 非void函数必须return
}

// 函数声明（原型）
返回类型 函数名(参数类型1, 参数类型2, ...);

// 函数调用
函数名(实参1, 实参2, ...);

16.3 代码示例（完整可编译，附gcc命令）

#include <stdio.h>

// 函数声明（原型）
int add(int a, int b);
void print_message(const char *msg);
double calculate_average(int arr[], int size);

int main() {
    // 函数调用
    int result = add(10, 20);
    printf("10 + 20 = %d\n", result);

    print_message("Hello, Function!");

    int scores[] = {85, 92, 78, 95, 88};
    double avg = calculate_average(scores, 5);
    printf("Average: %.2f\n", avg);

    return 0;
}

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

void print_message(const char *msg) {
    printf("%s\n", msg);
}

double calculate_average(int arr[], int size) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    return (double)sum / size;
}

编译命令：

gcc -Wall -Wextra -o function_basics function_basics.c
./function_basics

16.4 注意事项与易错点

实参求值顺序未定义：C语言不保证实参从左到右求值，避免在实参中修改同一变量
数组作为参数退化为指针：传递数组时只传递首地址，需额外传递长度
返回局部变量地址：函数返回后局部变量已销毁，返回其地址是未定义行为
缺少return语句：非void函数未return，返回值是未定义的
形参类型不匹配：实参与形参类型不一致可能导致隐式转换错误

16.5 面试要点（3-5个Q&A）

Q1: 值传递和引用传递的区别？ A: C语言只有值传递。传指针本质上也是值传递（传递指针的副本），但可以通过指针修改原数据。C++才有真正的引用传递。

Q2: 函数调用时栈帧是如何变化的？ A: 调用时：压入参数→压入返回地址→保存旧EBP→分配局部变量。返回时：释放局部变量→恢复EBP→弹出返回地址→跳转继续执行。

Q3: 为什么需要函数原型？ A: 函数原型让编译器在调用前知道函数的签名（返回类型、参数类型），可以进行类型检查，并确保调用方式正确。

Q4: 数组作为函数参数时，sizeof得到的是什么？ A: 数组退化为指针，sizeof得到的是指针大小（32位系统4字节，64位系统8字节），而非数组总大小。因此必须额外传递数组长度。

Q5: 函数可以返回数组吗？ A: C语言不能直接返回数组。可以返回指向数组的指针（但不能返回局部数组的指针），或使用结构体包装数组。

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