第4章：函数与程序结构

1. 函数基础

(1) 函数定义

• 函数由 返回类型、函数名、参数列表、函数体 组成：

返回值类型 函数名(参数列表) {
// 函数体
return 返回值;
}

• 示例：

int max(int a, int b) {
return (a > b) ? a : b;
}

(2) 函数调用

• 函数通过 函数名 + 参数列表 调用：

int result = max(5, 10); // result = 10

(3) 函数声明（原型）

• 如果函数定义在调用之后，需要先声明：

int max(int a, int b); // 函数声明（原型）

int main() {
int x = max(5, 10);
return 0;
}

int max(int a, int b) { // 函数定义
return (a > b) ? a : b;
}

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2. 变量的作用域与存储类别

(1) 局部变量（自动变量）

• 定义在函数内部的变量，默认是 auto（可省略），仅在函数内有效：

void func() {
int x = 10; // 局部变量，函数结束后销毁
}

(2) 全局变量（外部变量）

• 定义在函数外部的变量，整个程序可见：

int global_var = 100; // 全局变量

void func() {
printf("%d\n", global_var); // 可以访问
}

(3) static 变量

• 静态局部变量（函数内）：
• 生命周期延长到整个程序运行期间，但作用域仍限于函数内：

void counter() {
static int count = 0; // 只初始化一次
count++;
printf("%d\n", count);
}

• 每次调用 counter()，count 会递增（不会重新初始化为 0）。

• 静态全局变量（文件作用域）：

• 限制全局变量仅在当前文件内可见（避免命名冲突）：

static int file_scope_var = 42; // 仅当前文件可用

(4) extern 变量

• 用于声明在其他文件中定义的全局变量：

// file1.c
int global_var = 100;

// file2.c
extern int global_var; // 声明，表示变量在别处定义

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3. 递归

• 函数可以调用自身，适用于分治问题（如阶乘、斐波那契数列）：

int factorial(int n) {
if (n <= 1) return 1;
return n * factorial(n - 1); // 递归调用
}

• 递归 vs 迭代：
• 递归代码简洁，但可能栈溢出（Stack Overflow）。
• 迭代（循环）通常效率更高。

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4. 头文件与多文件编译

(1) 头文件（.h）

• 存放函数声明、宏定义、类型定义等：

// mylib.h
#ifndef MYLIB_H // 防止重复包含
#define MYLIB_H

int max(int a, int b); // 函数声明

#endif

(2) 多文件编译

• file1.c：

#include "mylib.h"

int main() {
printf("%d\n", max(5, 10));
return 0;
}

• file2.c：

#include "mylib.h"

int max(int a, int b) {
return (a > b) ? a : b;
}

• 编译方式：

gcc file1.c file2.c -o program

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5. 预处理器（Preprocessor）

(1) #include

• 包含头文件：

#include <stdio.h> // 系统头文件
#include "mylib.h" // 用户头文件

(2) #define 宏定义

• 简单宏：

#define PI 3.14159

• 带参数宏：

#define SQUARE(x) ((x) * (x))

• 注意：宏只是文本替换，可能引发副作用：

int x = 2;
int y = SQUARE(x++); // 展开为 ((x++) * (x++))，x 被递增两次！

(3) 条件编译

• #ifdef、#ifndef、#else、#endif：

#ifdef DEBUG
printf("Debug mode\n");
#else
printf("Release mode\n");
#endif

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6. 程序结构建议

1. 模块化设计：将功能拆分为多个函数和文件。
2. 避免全局变量：尽量使用局部变量，减少副作用。
3. 合理使用 static：限制变量/函数的作用域。
4. 头文件保护：用 #ifndef 防止重复包含。
5. 递归谨慎使用：确保有终止条件，避免栈溢出。

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总结

主题	关键点
函数定义与调用	函数由 返回值类型、函数名、参数列表、函数体 组成
变量作用域	局部变量（函数内）、全局变量（程序全局）、static（持久化）、extern（跨文件）
递归	函数调用自身，需有终止条件
头文件与多文件编译	.h 存放声明，#include 引入，gcc file1.c file2.c 编译
预处理器	#define（宏）、#include（头文件）、#ifdef（条件编译）
程序结构优化	模块化、减少全局变量、合理使用 static

这章是 C 语言的核心内容，掌握后可以编写更结构化、可维护的代码。