Mdr-C-Tutorial

6.1 函数声明 ​

函数声明告诉编译器函数的名字、返回类型和形参类型。在同一个源文件中，可以先声明函数，再在后面给出定义。

1. 同一文件内的声明与定义 ​

c
#include <stdio.h>

int add(int left, int right);

int main(void) {
    printf("%d\n", add(3, 4));
    return 0;
}

int add(int left, int right) {
    return left + right;
}

声明使 main 中的调用点能够接受完整的类型检查，定义则提供实际执行的函数体。

2. 为什么原型重要 ​

函数原型让编译器在调用点执行类型检查，提前发现实参类型不匹配问题。缺少原型时，历史兼容规则会引入默认提升，错误往往延迟到运行期。

3. 旧式声明的版本边界 ​

C 早期存在未给出原型信息的旧式写法，但现代代码应避免继续使用。缺少完整原型会削弱编译期类型检查，尤其在可变参数或隐式转换路径上更容易埋下错误。

c
/* 推荐：给出完整原型 */
double norm2(double x, double y);

无论调用点位于函数定义之前还是之后，都应保证声明先于调用，并让调用表达式接受完整的类型检查。

4. 习题 ​

4.1 巩固 ​

#10606
⚡1⏳2

下面的程序在 main 之后定义了两个函数，但只声明了 add。

c
#include <stdio.h>

int add(int left, int right);

int main(void) {
    printf("%d\n", add(3, 4));
    printf("%g\n", half(7.0));
    return 0;
}

int add(int left, int right) {
    return left + right;
}

double half(double value) {
    return value / 2;
}
  1. 原样用 gcc -std=c17 -Wall -Wextra 构建。先写下你认为会出现的诊断，再编译核对：关于 half 出现了哪几类诊断，最后一条 error 的原文是什么。程序能构建成功吗？
  2. 给 half 补上原型 double half(double value);，同时删掉 add 的原型，重新构建并运行。这时还有几条警告，各自指向哪个函数？输出是否仍为 7 和 3.5？说明为什么同样是缺少原型，half 会直接报 error，add 只留下警告。
  3. 把两个函数的定义整体移到 main 之前，不写任何声明，重新构建。确认没有诊断，运行输出仍为两行 7 与 3.5。

第 1 步里，half 没有声明，调用点按旧规则把返回值当成 int；等到后面出现 double half(double) 的定义，两次声明对不上，编译器报 conflicting types for 'half'。add 有完整原型，所以没有问题。

#10607
⚡2⏳3

原型决定实参在调用点怎样转换成形参的类型。

c
#include <stdio.h>

int add(int left, int right);
double scale(double value, double factor);

int main(void) {
    printf("%d\n", add(3.9, 4.1));
    printf("%d\n", add('A', 1));
    printf("%g\n", scale(3, 2.5));
    printf("%g\n", scale(1.0f / 3.0f, 3));
    return 0;
}

int add(int left, int right) {
    return left + right;
}

double scale(double value, double factor) {
    return value * factor;
}
  1. 先写出四行输出，再编译运行核对。
  2. 加上 -Wconversion 编译，抄下新增的警告。哪两个实参被截断？截断发生在调用点还是函数体内？add('A', 1) 与 scale(1.0f / 3.0f, 3) 为什么没有警告？
  3. 删掉 add 的原型，重新构建运行。add(3.9, 4.1) 这一行输出什么？这个结果既不是 7，也不应指望换一台机器还是它：没有原型时，调用点不知道该把实参转换成 int，double 实参按原样传过去，函数却按 int 读取。记录本机的输出即可。
  4. 恢复 add 的原型，改删 scale 的原型，重新构建。这一次为什么连编译都过不去？

验收：第 1 步四行为 7、66、7.5、1；第 4 步的最后一条 error 是 conflicting types for 'scale'。

4.2 编程 ​

#10608
⚡3⏳3

空括号的声明 int f(); 在 C17 里表示「参数未给出」，不表示「没有参数」。

c
#include <stdio.h>

int f();

int main(void) {
    printf("%d\n", f(1));
    printf("%d\n", f(1, 2));
    return 0;
}

int f(int x) {
    return x;
}
  1. 用 gcc -std=c17 -Wall -Wextra 构建运行。编译有没有诊断？两次调用各输出什么？本机上多出来的实参被忽略，函数只读到第一个；标准没有规定这种调用，换一个实现可能就不是这个结果。
  2. 加上 -Wstrict-prototypes 重新构建，抄下警告。它提醒的是什么？
  3. 把声明改成 int f(void);，重新构建，抄下 error。说明 (void) 与 () 在调用点检查上的差别。
  4. 换用 -std=c2x 构建原程序（空括号，GCC 13.2）。结果与 C17 有什么不同？C23 起空形参列表的含义改成了什么？
  5. 写一对相互递归的函数 bool is_even(unsigned int n) 与 bool is_odd(unsigned int n)，不用取模，每次把 n 减 1 后交给对方。只在文件开头给 is_odd 一个完整原型，is_even 直接定义在前面。构建并输出 0～4 的结果，说明这里为什么只声明一个就够。

验收：第 5 步输出五行，第一列为 n，后两列是 is_even 与 is_odd 的结果，每行形如 0 1 0；gcc -std=c17 -Wall -Wextra 无诊断。

4.3 综合与挑战 ​

#10609
⚡3⏳3

把几个函数拆进两个源文件，用一个头文件让调用方与实现方看到同一份声明。接口如下：

c
/* rect.h */
int rect_area(int width, int height);
int rect_perimeter(int width, int height);
double rect_ratio(int width, int height);
double rect_average(int total, int count);

main 已经写好，不要改动：

c
#include <stdio.h>

#include "rect.h"

int main(void) {
    printf("%d\n", rect_area(3, 5));
    printf("%d\n", rect_perimeter(3, 5));
    printf("%g\n", rect_ratio(3, 5));
    printf("%g\n", rect_average(10, 2));
    return 0;
}
  1. 在同一目录下写 rect.h 与 rect.c：rect.h 带 #ifndef 防护，rect.c 第一行包含它；四个函数分别返回面积、周长、宽高比与平均值。用 gcc -std=c17 -Wall -Wextra main.c rect.c -o app 构建，运行，记录四行输出。
  2. 在 rect.c 里把 rect_ratio 的返回类型改成 int，头文件不动，重新构建。诊断出现在哪个文件、哪一行？如果 rect.c 不包含 rect.h，同样的改动还能被发现吗？
  3. 把第 2 步的改动改回去，然后删掉 rect.c 的 #include "rect.h"，重新构建运行。程序还能正确工作吗？再加上 -Wmissing-prototypes 编译，抄下警告，说明它检查的是什么。
  4. 在 rect.c 里把 rect_average 的形参顺序改成 (int count, int total)，函数体与头文件都不改，重新构建。编译器有没有诊断？运行后第四行变成什么？由此说明原型能检查什么、不能检查什么。

验收：第 1 步输出 15、16、0.6、5；第 4 步输出 0.2。