编辑“︁C 语言函数原型”︁

{{DISPLAYTITLE:C语言函数原型}}

'''C语言函数原型'''（Function Prototype）是C语言中声明函数名称、返回类型及参数列表的一种语法结构，它向编译器提供函数的接口信息，确保函数调用时类型检查的正确性。函数原型是现代C程序设计的核心组成部分，能有效避免隐式函数声明导致的错误。

== 概述 ==
函数原型在C89标准（ANSI C）中被正式引入，主要解决传统K&R C中因缺少前置声明而导致的类型安全问题。其核心作用包括：
* 提供编译时的类型检查
* 支持参数类型强制转换
* 实现代码模块化设计
* 允许函数定义与调用顺序无关

== 基本语法 ==
函数原型的基本语法格式为：
<syntaxhighlight lang="c">
返回类型 函数名(参数类型列表);
</syntaxhighlight>

与完整函数定义的区别在于：
* 以分号结尾
* 参数可以仅声明类型（可选参数名）
* 空参数列表应显式使用<code>void</code>

=== 示例对比 ===
{| class="wikitable"
! 传统K&R风格 !! 标准C原型
|-
| <syntaxhighlight lang="c">
int max(); /* 无参数信息 */
</syntaxhighlight> || <syntaxhighlight lang="c">
int max(int a, int b); /* 完整原型 */
</syntaxhighlight>
|}

== 详细说明 ==
=== 参数声明方式 ===
函数原型支持三种参数声明形式：
1. 完整声明（推荐）：
<syntaxhighlight lang="c">
double calculate(double x, double y);
</syntaxhighlight>

2. 省略参数名：
<syntaxhighlight lang="c">
double calculate(double, double);
</syntaxhighlight>

3. 可变参数（C99）：
<syntaxhighlight lang="c">
int printf(const char *format, ...);
</syntaxhighlight>

=== void的特殊含义 ===
* 空参数列表必须显式声明：
<syntaxhighlight lang="c">
void func(void); /* 无参数 */
</syntaxhighlight>

* 与旧式声明的关键区别：
<syntaxhighlight lang="c">
void func(); /* K&R风格，接受任意参数 */
</syntaxhighlight>

== 代码示例 ==
=== 基础示例 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

/* 函数原型声明 */
int add(int a, int b);

int main() {
    int result = add(3, 4);  // 正确调用
    printf("Result: %d\n", result);
    
    // double res = add(3.5, 2.1); // 编译警告：类型不匹配
    return 0;
}

/* 函数定义 */
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
</syntaxhighlight>
输出：
<pre>
Result: 7
</pre>

=== 类型安全示例 ===
演示没有原型时的危险行为：
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

/* 无原型声明 */
// int bad_add(int, int); 

int main() {
    double d = bad_add(3.5, 2.1); // 危险调用
    printf("Bad result: %f\n", d);
    return 0;
}

/* 错误定义（参数类型不匹配） */
int bad_add(int a, int b) {
    return a + b;
}
</syntaxhighlight>
输出可能是：
<pre>
Bad result: 5.000000  // 丢失精度
</pre>

== 实际应用场景 ==
=== 头文件中的典型用法 ===
标准库头文件<code>math.h</code>中的原型示例：
<syntaxhighlight lang="c">
double sin(double x);
double cos(double x);
double sqrt(double x);
</syntaxhighlight>

=== 模块化编程 ===
工程中的典型结构：
<mermaid>
graph TD
    A[main.c] -->|#include| B[math_utils.h]
    B --> C[math_utils.c]
    C --> D[(libm.a)]
</mermaid>

<code>math_utils.h</code>内容：
<syntaxhighlight lang="c">
#ifndef MATH_UTILS_H
#define MATH_UTILS_H

/* 函数原型 */
int factorial(int n);
double power(double base, int exp);

#endif
</syntaxhighlight>

== 高级主题 ==
=== 函数指针原型 ===
复杂声明示例：
<syntaxhighlight lang="c">
void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);
</syntaxhighlight>
解析步骤：
1. <code>signal</code>是一个函数
2. 接收<code>int</code>和函数指针参数
3. 返回一个函数指针

=== C99特性 ===
* 变长数组参数原型：
<syntaxhighlight lang="c">
void process_matrix(int rows, int cols, double mat[rows][cols]);
</syntaxhighlight>

* <code>static</code>限定符：
<syntaxhighlight lang="c">
void fill_array(int arr[static 10]); /* 至少10元素 */
</syntaxhighlight>

== 常见问题 ==
{{Warning|1=未使用原型的风险：}}
* 默认返回类型为<code>int</code>
* 无参数检查导致栈损坏
* 隐式类型转换可能丢失数据

{{Tip|最佳实践：}}
* 始终在头文件中声明原型
* 使用<code>-Wall -Werror</code>编译选项
* C99/C11模式下必须声明原型

== 数学表示 ==
函数原型可形式化表示为：
<math>
P : T_r \times (T_1 \times T_2 \times ... \times T_n) \rightarrow \text{void}
</math>
其中：
* <math>T_r</math>为返回类型
* <math>T_i</math>为第i个参数类型

== 参见 ==
* [[C语言函数定义]]
* [[C语言头文件]]
* [[C语言类型系统]]

{{C语言导航}}

[[Category:编程语言]]
[[Category:C]]
[[Category:C 语言函数]]