C语言函数递归调用理解

createh53周前 (12-05)技术教程28

函数除了在其他地方被调用之外,也可以自己调用自己(好家伙,套娃是吧),这种玩法我们称为递归。

#include <stdio.h>

void test(){
    printf("Hello World!\n");
    //函数自己在调用自己,这样的话下一轮又会进入到这个函数中
    test();   
}

int main() {
    test();
}

我们可以尝试运行一下上面的程序,会发现程序直接无限打印Hello World!这个字符串,这是因为函数自己在调用自己,不断地重复进入到这个函数,理论情况下,它将永远都不会结束,而是无限地执行这个函数的内容。

但是到最后我们的程序还是终止了,这是因为函数调用有最大的深度限制,因为计算机不可能放任函数无限地进行下去。

重点理解函数调用栈

#include <stdio.h>
int test2(){
    printf("函数调用栈 test2\n");
    return 2;
}
int test1(){
    int num = test2();   //main -> test -> test2
    printf("test2执行完了:%d\n", num);
    printf("函数调用栈 test1\n");
    return 1;
}
int main() {
    int num = test1();
    printf("test1执行完了:%d\n", num);
    printf("函数调用栈 main\n");
    return 0;
}

其实我们可以很轻易地看出整个调用关系,首先是从main函数进入,然后调用test函数,在test函数中又调用了test2函数,此时我们就需要等待test2函数执行完毕,test才能继续,而main则需要等待test执行完毕才能继续。而实际上这个过程是由函数调用栈在控制的!

而当 test2 函数执行完毕后,每个栈帧又依次从栈中出去 栈的规律:先进后出,后进先出!

当所有的栈全部出去之后,程序结束!

所以这也就不难解释为什么无限递归会导致程序出现错误,因为栈的空间有限,而函数又一直在进行自我调用,所以会导致不断地有新的栈帧进入,最后塞满整个栈的空间,就爆炸了,这种问题我们称为栈溢出(Stack Overflow)

按照规范使用递归操作,是非常方便的,比如我们现在需要求某个数的阶乘:

#include <stdio.h>

int test(int n);

int main() {
    printf("%d", test(3));
}

int test(int n) {
    //因为不能无限制递归下去,所以我们这里添加一个结束条件,在n = 1时返回
    if (n == 1) return 1;
    //每次都让n乘以其下一级的计算结果,下一级就是n-1了
    int result = test(n - 1) * n;
    return result;
}

通过给递归函数调用适当的添加结束条件,就不会出现死循环,程序看起来比较简介,详细执行过程如下:

递归函数看起来就像是一个先走到底部,然后拿到问题的钥匙后逐步返回的一个过程,并在返回的途中不断进行计算最后得到结果!所以,合理地使用递归反而是一件很有意思的事情。

递归输出详细图解

#include <stdio.h>
void test(int count);

int main() {
    // 标准的输入输出不需要缓存,直接输出
    setbuf(stdout, NULL);
    test(4);
    return 0;
}

void test(int count) {
    if (count == 1) {
        return;
    }
    printf("第一行打印数据【%d】\n", count);
    printf("第二行打印数据【%d】\n", count);
    test(count - 1);
    printf("第三行打印数据【%d】\n", count);
    printf("第四行打印数据【%d】\n", count);
}


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