特殊函数

C语言三大特殊函数：静态函数（缩小可见域）、递归函数（自我调用）、回调函数（钩子/函数指针）。

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一、静态函数：文件级私有化

• 背景知识： 普通函数都是跨文件可见的，即在文件 a.c 中定义的函数可以在 b.c 中使用。
• 静态函数： 只能在定义的文件内可见的函数，称为静态函数。

对比项	普通函数	静态函数
可见域	跨文件（全局符号）	本文件内（local符号）
重名冲突	容易	不易
链接阶段	外部可引用	外部不可见

语法：

staitc void f(void) // 在函数头前面增加关键字 static ，使之成为静态函数
{
    // 函数体
}

要点：

• 静态函数主要是为了缩小函数的可见范围，减少与其他文件中重名函数冲突的概率。
• 静态函数一般被定义在头文件中，然后被各个源文件包含。

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二、递归函数：自己调用自己

概念： 如果一个函数内部，包含了对自身的调用，则该函数称为递归函数。

• 递归问题：
  • 阶乘。
  • 幂运算。
  • 字符串翻转。
  • 二叉树的操作

要点：

• 只有能被表达为递归的问题，才能用递归函数解决。
• 递归函数必须有一个可直接退出的条件，否则会进入无限递归。
• 递归函数包含两个过程，一个逐渐递进的过程，和一个逐渐回归的过程。

示例1： 依次输出 n 个自然数。

• 思路：先输出前面的 n-1 个自然数，再输出最后一个自然数n。而要输出前面的 n-1 个自然数，递归调用自身即可。

// 该函数的功能：依次输出 n 个自然数
void f(int n) 
{
    if(n < 0)          // 1，当满足此条件时，不再进行递归。
        return;
        
    f(n-1);            // 2，递归调用自己，输出前 n-1 个数
    printf("%d\n", n); // 3，输出最后一个自然数 n
}

递归调用时，函数的栈内存的变化如下图所示。可见，随着递归函数的层层深入，栈空间逐渐往下增长，如果递归的层次太深，很容易把栈内存耗光。

• 层层递进时，问题的规模会随之减小，减小到可直接退出的条件时，函数开始层层回归。

示例2： 字符串原地翻转

• 思路： 先递归到尾，回归时交换首尾字符。

void reverse_r(char *left, char *right)
{
    if (left >= right) return;          // 终止
    char tmp = *left;
    *left  = *right;
    *right = tmp;
    reverse_r(left + 1, right - 1);     // 子问题
}

int main(void)
{
    char s[] = "abcdefg";
    reverse_r(s, s + strlen(s) - 1);
    puts(s);    // gfedcba
    return 0;
}

栈深度 = strlen(s)/2，O(n) 时间 · O(n) 额外栈空间（嵌入式栈紧张时慎用）

三、回调函数（钩子函数）

概念： 函数实现方不调用该函数，而由函数接口提供方间接调用的函数，称为回调函数。

• 示例： 系统中的信号处理，是一个典型的利用回调函数的情形。

要点：

• 示例中函数 sighandler 是回调函数。
• signal() 将函数回调函数传递给内核，使得内核可以在恰当的时机回调 sighandler。
• 应用开发者和内核开发者只要约定好回调函数的接口，即可各自开发，进度互不影响。

用例分析：

#include <signal.h>

typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
    signum --> 信号值
    handler  --> 信号的相应函数（处理函数）

以上函数的作用是，向系统注册一个信号响应函数，让系统知道如果本进程收到了signum信号时直接帮我调用 handler指向的函数！！

如果一个函数 A，被作为参数传入了函数 B，并且函数 B 在执行过程中又回过来调用了函数 A，那么这个函数 A 就是一个回调函数。