逍遙自在學C語言 | 函數初級到高階解析

前言

函數是C語言中的基本構建塊之一，它允許我們將程式碼組織成可重用、模組化的單元。

本文將逐步介紹C語言函數的基礎概念、引數傳遞、返回值、遞迴以及行內函式和匿名函數。

一、人物簡介

第一位閃亮登場，有請今後會一直教我們C語言的老師 —— 自在。

第二位上場的是和我們一起學習的小白程式猿 —— 逍遙。

二、基礎概念

函數是一個獨立的程式碼塊，可以接收輸入引數並執行特定任務。
它可以用於執行特定的操作或計算，並可以返回一個值（可選）。
以下是一個簡單的範例：

#include <stdio.h>

// 宣告函數
int addNumbers(int a, int b) {
  int sum = a + b;
  return sum;
}

int main() {
  // 呼叫函數
  int result = addNumbers(3, 4);
  printf("兩數之和：%d\n", result);

  return 0;
}

上述程式碼中，我們宣告了一個名為addNumbers的函數，它接收兩個整數引數並返回它們的和。
在main函數中，我們呼叫了addNumbers函數，並將結果列印到控制檯上。
執行結果

兩數之和：7

三、引數傳遞

函數可以通過引數接收外部傳入的資料。
在C語言中，有兩種引數傳遞的方式：按值傳遞和按參照傳遞。
程式碼範例

#include <stdio.h>

// 按值傳遞
void incrementByValue(int num) {
  num += 1;
}

// 按參照傳遞
void incrementByReference(int* numPtr) {
  (*numPtr) += 1;
}

int main() {
  int num = 5;

  incrementByValue(num);
  printf("按值傳遞後的值：%d\n", num);

  incrementByReference(&num);
  printf("按參照傳遞後的值：%d\n", num);

  return 0;
}

在上面的範例中，我們定義了兩個函數incrementByValue和incrementByReference。
incrementByValue按值傳遞引數，即在函數內部對引數的修改不會影響到原始變數。
而incrementByReference按參照傳遞引數，通過傳遞指標的方式，可以在函數內部修改原始變數的值。
執行結果

按值傳遞後的值：5
按參照傳遞後的值：6

四、返回值

函數可以返回一個值，這使得我們可以從函數中獲取計算結果或執行狀態。

#include <stdio.h>

// 返回兩個數中較大的數
int max(int a, int b) {
  if (a > b) {
    return a;
  } else {
    return b;
  }
}

int main() {
  int a = 3;
  int b = 4;

  int maxValue = max(a, b);
  printf("較大的數：%d\n", maxValue);

  return 0;
}

在上述範例中，max函數接收兩個整數引數並返回較大的數。
在main函數中，我們呼叫max函數，並將結果列印到控制檯上。
執行結果

較大的數：4

五、遞迴函數

遞迴是一種函數呼叫自身的技術。
它在解決一些問題時非常有用，如計算階乘、斐波那契數列等。
程式碼範例

#include <stdio.h>

// 計算階乘
int factorial(int n) {
  if (n == 0 || n == 1) {
    return 1;
  } else {
    return n * factorial(n - 1);
  }
}

int main() {
  int num = 5;
  int result = factorial(num);
  printf("%d的階乘：%d\n", num, result);

  return 0;
}

在上面的範例中，factorial函數使用遞迴的方式計算一個數的階乘。
在main函數中，我們呼叫factorial函數，並將結果列印到控制檯上。
執行結果

5的階乘：120

六、行內函式

行內函式是一種函數呼叫的優化方式，編譯器會將函數的程式碼直接嵌入到呼叫該函數的地方，而不是通過函數呼叫的方式進行執行。
行內函式的好處是可以減少函數呼叫的開銷，提高程式的執行效率。
使用行內函式可以通過在函數定義前加上關鍵字inline來標識。
程式碼範例

#include <stdio.h>

// 行內函式
inline int square(int num) {
  return num * num;
}

int main() {
  int result = square(5);
  printf("平方：%d\n", result);

  return 0;
}

在上述範例中，我們定義了一個行內函式square，它計算一個數的平方。
在main函數中，我們呼叫square函數，並將結果列印到控制檯上。
執行結果

平方：25

七、匿名函數

C語言本身不直接支援匿名函數，但可以使用函數指標和函數指標結構體來模擬匿名函數的功能。
程式碼範例

#include <stdio.h>

// 匿名函數模擬
typedef int (*Operation)(int, int);

int performOperation(int a, int b, Operation op) {
  return op(a, b);
}

int main() {
  Operation add = [](int a, int b) {
    return a + b;
  };

  int result = performOperation(3, 4, add);
  printf("結果：%d\n", result);

  return 0;
}

在上述範例中，我們使用函數指標結構體Operation來模擬匿名函數。
我們定義了一個匿名函數add，它實現了兩個數的加法運算。然後，我們將add函數作為引數傳遞給performOperation函數，並列印結果到控制檯上。
執行結果

結果：7

小結

通過這篇文章，我們學會了

1、函數的概念，引數傳遞，函數返回值

2、遞迴函數

3、行內函式

4、匿名函數