C 語言函數深度解析：從參數傳遞、遞迴到儲存類別完整指南

函數是 C 語言模組化程式設計的基石。本文系統整理函數定義、呼叫慣例、參數機制、回傳值、遞迴、作用域與儲存類別，並附上實戰範例與常見誤區。

函數定義與宣告

[回傳型別] 函數名稱 ([參數列表]) {
    執行區塊;
    return 運算式;
}

• 回傳型別省略預設 int（C99 已移除，建議明確指定）
• 無參數寫 void 而非空括號
• 定義在 main 之後需前置宣告

參數傳遞：呼叫端 vs 定義端

值傳遞：形參獲得實參副本，函數內修改不影響外部。

void swap(int a, int b) { int t=a; a=b; b=t; }  // 無效
void swap(int *a, int *b) { int t=*a; *a=*b; *b=t; }  // 需傳址

回傳值機制

• 透過 return 運算式; 回傳單一值
• 型別不符時依回傳型別隱性轉換
• void 函數僅能 return; 提前結束，不可帶運算式

遞迴：自我呼叫的藝術

遞迴三要素：基礎情況、遞迴步驟、收斂保證。

// 階乘
int fact(int n) {
    if (n < 0) return 0;
    if (n <= 1) return 1;
    return n * fact(n - 1);
}

// 猴子摘桃子（逆向遞迴）
int peach(int day) {
    if (day == 10) return 1;
    return (peach(day + 1) + 1) * 2;
}

遞迴特性：每層擁有獨立區域變數；程式碼不重複；呼叫前陳述正序執行，呼叫後陳述逆序執行；必須有終止條件否則堆疊溢位。

變數作用域與連結屬性

關鍵差異示範

void counter(void) {
    static int cnt = 0;  // 僅初始化一次，保持值
    auto int tmp = 0;    // 每次呼叫重新初始化
    printf("static=%d, auto=%d\n", ++cnt, ++tmp);
}

int main(void) {
    for (int i=0; i<3; i++) counter();
    // 輸出: static=1, auto=1 / static=2, auto=1 / static=3, auto=1
}

函數連結屬性

• static 函數：僅限本編譯單元可見，不同檔案可同名
• extern 函數：預設，可跨檔案連結

實戰綜合範例：計程車計費

double fare(double km, int hour) {
    const double base = 13.0;      // 起步價含 3 km
    const double rate = 2.3;       // 每公里
    const double night_extra = 0.2; // 夜間加成 20%
    const double oil = 1.0;        // 燃油費

    double dist = fmax(km - 3, 0);
    double unit = (hour >= 23 || hour < 5) ? rate * 1.2 : rate;
    return base + dist * unit + oil;
}

常見錯誤與最佳實務

1. ❌ 形參宣告 static → ✅ 僅區域變數可用 static
2. ❌ 忽略函數原型宣告 → ✅ 標頭檔集中宣告，開啟 -Wmissing-prototypes
3. ❌ 遞迴無終止條件 → ✅ 先寫基礎情況，再寫遞迴步驟
4. ❌ 濫用全域變數 → ✅ 傾向參數傳遞與回傳值，降低耦合
5. ❌ register 修飾陣列/結構體 → ✅ 僅限標量區域變數/形參，且編譯器可忽略