【初心者向け】C言語の関数の定義と呼び出しを完全解説：引数・返り値・プロトタイプ宣言まで

戻り値の型 関数名(引数の型 引数名, 引数の型 引数名, ...) {
    // 関数本体
    return 戻り値;
}

#include <stdio.h>

// 2つの整数を足して返す関数
int add(int a, int b) {        // 返り値型:int、関数名:add、引数:int a,int b
    return a + b;              // 計算結果を返す
}

// 引数も返り値もない関数
void greet(void) {             // 引数がない場合は(void)と書くのがCの慣習
    printf("Hello, C functions!\n");
}

int main(void) {
    greet();                   // 呼び出し
    int s = add(3, 5);         // 返り値を受け取る
    printf("sum = %d\n", s);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 円の面積（double）を返す
double area_circle(double r) {
    const double PI = 3.141592653589793;
    return PI * r * r;
}

// 構造体を引数に取る（値渡し）
typedef struct {
    double x;
    double y;
} Point;

// 引数が複数ある場合は、カンマ(,)で区切る
double distance2(Point a, Point b) { // 2点間の距離の2乗（sqrtを避けて整数性を保つ用途など）
    double dx = a.x - b.x;
    double dy = a.y - b.y;
    return dx*dx + dy*dy;
}

int main(void) {
    printf("area = %.2f\n", area_circle(2.0));
    Point p = {0.0, 0.0}, q = {3.0, 4.0};
    printf("dist^2 = %.2f\n", distance2(p, q));
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// NG例：nが負のときにreturnしない可能性
int half(int n) {
    if (n >= 0) {
        return n / 2;
    }
    // ここに到達すると返り値が未定義（警告の対象）
}

int main(void) {
    printf("%d\n", half(4));
    // printf("%d\n", half(-1)); // 未定義動作の可能性
    return 0;
}

int half_fixed(int n) {
    if (n >= 0) {
        return n / 2;
    } else {
        return -( (-n) / 2 );  // またはエラーコードを返す、あるいは引数の制約を文書化
    }
}

// 未定義動作の可能性：iを複数の引数で同時に変更
// f(i++, i++); // こうした書き方は避けます

int a = get_a();
int b = get_b();
f(a, b); // 引数の評価順序に依存しない

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) { return a + b; }
int puts_wrapper(const char* s) { return puts(s); } // putsの戻り値を例示

int main(void) {
    int s = add(10, 20);       // 受け取る
    printf("sum=%d\n", s);

    add(1, 2);                 // 無視（OK）
    (void)puts_wrapper("ignored return"); // 明示的に無視

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <math.h>     // sqrt
#include <string.h>   // strlen

int main(void) {
    const char *msg = "Hello";
    size_t len = strlen(msg);          // 文字列の長さ
    double root = sqrt(2.0);           // 平方根（-lmでリンク）

    printf("len=%zu, sqrt(2)=%.6f\n", len, root);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

void add_one_by_value(int x) { // 値渡し：呼び出し側の変数は変化しない
    x = x + 1;
}

void add_one_by_pointer(int *px) { // ポインタ渡し：呼び出し側の変数を更新できる
    if (px) {
        *px = *px + 1;
    }
}

int main(void) {
    int a = 10, b = 10;
    add_one_by_value(a);
    add_one_by_pointer(&b);
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b); // aは変わらず、bは11
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stddef.h> // size_t

int sum_array(const int *arr, size_t n) { // 読み取り専用ならconstを付ける
    int sum = 0;
    for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
        sum += arr[i];
    }
    return sum;
}

int main(void) {
    int v[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int s = sum_array(v, sizeof v / sizeof v[0]);
    printf("sum=%d\n", s);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

void print_upper(const char *s) { // sは読み取り専用
    for (size_t i = 0; s[i] != '\0'; ++i) {
        char c = s[i];
        if ('a' <= c && c <= 'z') c = (char)(c - 'a' + 'A');
        putchar(c);
    }
    putchar('\n');
}

int main(void) {
    print_upper("Hello, world!");
    return 0;
}

// 読み取り専用にしたいバッファ
size_t count_zeros(const int *arr, size_t n) {
    size_t c = 0;
    for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
        if (arr[i] == 0) { ++c; }
        // arr[i] = 1; // コンパイルエラー：const経由の書き換え
    }
    return c;
}

#include <stdio.h>

// プロトタイプ宣言（引数名は省略可だが、可読性のため付けるのがおすすめ）
int add(int a, int b);

int main(void) {
    printf("%d\n", add(3, 4)); // ここで型チェックされる
    return 0;
}

// 定義は後ろにあってもOK（宣言済みなので問題ない）
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

/* ヘッダ（宣言） */
#ifndef MATHUTIL_H
#define MATHUTIL_H

int add(int a, int b);
double mean(const int *arr, int n);

#endif

/* 実装 */
#include "mathutil.h"

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

double mean(const int *arr, int n) {
    if (!arr || n <= 0) return 0.0;
    long long sum = 0;
    for (int i = 0; i < n; ++i) sum += arr[i];
    return (double)sum / n;
}

/* 利用側 */
#include <stdio.h>
#include "mathutil.h"

int main(void) {
    int v[] = {1, 2, 3, 4};
    printf("add=%d\n", add(2, 5));
    printf("mean=%.2f\n", mean(v, 4));
    return 0;
}

/* util.c */
static int helper(int x) {     // 他ファイルから見えない
    return x * x;
}

int public_api(int x) {        // 他ファイルから見える（デフォルト外部リンケージ）
    return helper(x) + 1;
}

/* main.c */
#include <stdio.h>

// externは宣言で用いられる（関数は省略可、変数はよく使う）
extern int public_api(int);

int main(void) {
    printf("%d\n", public_api(3)); // OK
    // helper(3); // リンクエラー：見えない（static）
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int add(int a, int b);

int main(void) {
    printf("%d\n", add(1));      // 引数不足
    printf("%f\n", add(1, 2));   // 書式指定子の型不一致（返り値はint）
    return 0;
}

int add(int a, int b) { return a + b; }

/* main.c */
int add(int, int); // 宣言だけ

int main(void) {
    return add(1, 2);
}

#include <stdio.h>

// n! を計算（単純再帰）
unsigned long long fact(unsigned int n) {
    if (n <= 1) return 1ULL;         // ベースケース
    return n * fact(n - 1);          // 再帰呼び出し
}

int main(void) {
    printf("10! = %llu\n", fact(10));
    return 0;
}