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STLG_01_14_程序设计C语言 - 函数与程序结构

article 2025/1/7 19:23:24

C语言是一种结构化的编程语言，其核心部分包括函数和程序结构的设计。理解和掌握C语言的函数与程序结构是学习C语言的基础。

1. 程序结构

一个C语言程序通常由以下几个部分组成：

预处理器指令：位于源文件的开头，用于包含头文件、定义宏等。常用的预处理器指令包括#include和#define。
```
#include <stdio.h>
#define PI 3.14159
```
全局声明：在预处理器指令之后，通常会进行一些全局变量的声明、函数的声明等。
```
int globalVar = 10;
```
主函数：C程序的入口点是main函数。程序从这里开始执行。main函数的结构通常如下：
```
int main() {
    // 程序代码
    return 0;
}
```
函数定义：除了main函数外，程序中可能还包含其他函数的定义。函数定义通常包括函数头和函数体。

2. 函数

函数是C语言中实现代码复用和模块化的重要手段。一个函数通常包括以下几个部分：

函数头：函数头包括返回类型、函数名和参数列表。
```
int add(int a, int b)
```
其中，int是返回类型，add是函数名，(int a, int b)是参数列表。
函数体：函数体是函数定义的主体部分，包含实现函数功能的代码块。
```
{
    return a + b;
}
```
返回值：函数可以返回一个值，返回值的类型在函数头中声明。如果没有返回值，可以使用void作为返回类型。
```
void printHello() {
    printf("Hello, World!\n");
}
```

3. 函数的声明与定义

函数声明：函数声明（也称为函数原型）用于告诉编译器函数的存在及其参数和返回类型。函数声明通常放在文件的开头，或者放在头文件中。
```
int add(int a, int b);  // 函数声明
```
函数定义：函数定义是函数的具体实现，包含函数体。
```
int add(int a, int b) {  // 函数定义
    return a + b;
}
```

4. 递归函数

递归函数是指在函数体内调用自身的函数。递归函数通常需要一个终止条件，以防止无限递归。

int factorial(int n) {
    if (n == 0) {
        return 1;  // 终止条件
    }
    return n * factorial(n - 1);  // 递归调用
}

5. 变量的作用域和生命周期

在C语言中，变量的作用域和生命周期是两个重要的概念：

作用域：变量的作用域是指变量在程序中可以被访问的区域。C语言中的作用域主要有全局作用域和局部作用域。
- 全局变量：在所有函数之外声明的变量，可以在整个程序中访问。
- 局部变量：在函数内部声明的变量，只能在函数内部访问。
生命周期：变量的生命周期是指变量在程序执行过程中存在的时间。全局变量的生命周期是整个程序的执行时间，而局部变量的生命周期仅限于函数执行期间。

6. 程序示例

以下是一个简单的C程序示例，展示了函数的定义与调用：

#include <stdio.h>

// 函数声明
int add(int a, int b);

int main() {
    int x = 5, y = 10;
    int result = add(x, y);  // 调用函数
    printf("The sum of %d and %d is %d\n", x, y, result);
    return 0;
}

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