C语言第4章人民邮电出版社张小东.ppt

语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 第4章 模块化设计与应用 主要内容 模块化程序设计 函数定义 函数调用 函数声明 函数的传递参数 函数的返回值 预处理 模块化分 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.1 模块化程序设计方法 4.1.1模块化程序设计思想 将整个系统进行分解成若干功能独立的，能分别设计 、编程和测试的模块。 特点： v 程序员能单独地负责一个或几个模块的开发。 v 开发一个模块不需要知道系统其它模块的内部结构和编 程细节。 v 模块之间的接口尽可能简明，模块应尽可能彼此隔离。 v 具有可修改性 v 具有易读性 v 具有易验证性 模块化分方法：自上向下，逐步分解，分而治之 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.1 模块化程序设计方法 4.1.2 模块规划实例 例4-1 简单计算器问题描述：完成一个简单的计算器程序。要 求能够完成如下的常用运算：加、减、乘、除、取余、倒数、以e 为底的对数、以10为底的对数、开平方、指数运算、正弦、余弦 、正切、二、八、十、十六进制之间的相互转换、位运算符运算 、位段位运算、求pi()和阶乘。 问题分析 1.模块分类 2.模块功能细化 六则运算 对数运算 以10为底的运算 以e为底的运算 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.1.2 模块规划实例 解决方案 解决方案 4.1 模块化程序设计方法 六 则 运 算 对 数 运 算 幂 运 算 Pi 阶 乘 以 e 为 底 以 10 为 底 开 方 指 数 运 算 三 角 运 算 余 弦 正 弦 正 切 二 转 八 十 十 六 八 转 二 十 十 六 十 转 二 八 十 六 十 六 转 二 八 十 进 制 转 换 位 运 算 位 运 算 符 运 算 位 段 位 运 算 简单计算器 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 例4-2 学生成绩档案管理 问题描述：完成一个综合的学生成绩档案管理系统。要求能够管 理N个学生的3门功课(英语、高数和C语言)的成绩，需要实现以下 功能：读入/存储学生信息、录入/修改/删除学生基本信息、录入 /修改成绩、按学号/姓名查询、排序、浏览、统计每门课的优、 良、中等、及格、不及格人数。 4.1 模块化程序设计方法 问题分析 1.模块分类 2.模块功能细化 学生信息维护 学生成绩维护 学生信息录入、修 改、查询等 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 解决方案 学 生 成 绩 管 理 学 生 档 案 管 理 查 询 统 计 读 入 学 生 信 息 录 入 学 生 信 息 修 改 学 生 信 息 删 除 学 生 信 息 录 入 成 绩 修 改 成 绩 存 储 学 生 信 息 按 学 号 查 询 按 姓 名 查 询 浏 览 排 序 学生成绩档案管理 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.2 函数 库函数；自定义函数 4.2.1 函数的定义 一般形式： 函数类型 函数名(数据类型 参数1, 数据类型 参数2, ) 函数体 函数运行完毕后返回值 的类型，无加void 函数的唯一标识符 合标识符命名规则 参数表没有加 void 函数定义不允许嵌套 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.2 函数 问题分析 (1) 在计算机中只能求出近似值 (2) 通过截取所给公式的前n项来实现所要求的精度。n的大小由截 取的条件决定，此处定为取到某一项的绝对值小于10-6为止 (3) 正负号交替；分母依次相差为2；可以用循环结构实现求和运算 例4-3(a) 定义一个函数，实现用公式 求的值。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 解决方案 程序实现 /* 定义一个函数 */ /* purpose: 定义一个函数，求Pi的近似值 author : gcy created: 2008/08/12 14:58:22 */ #include float SelPi(void) /求pi int nSign=1; float fNumber=1.0,fTerm=1,fPi=0; while(fabs(fTerm)1e-6) fPi=fPi+fTerm; fNumber=fNumber+2; nSign=-nSign; fTerm=nSign/fNumber; return(4*fPi); 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.2 函数 4.2.2 函数的调用 1. 函数声明 函数类型 函数名(数据类型 参数名1, 数据类型 参数名2, )； 在主调函数之前，需对被调函数进行声明 说 明 以下三种形式可以不用函数声明 (1) 当被调用函数的函数定义出现在主调函数之前时。 (2) 如果在所有函数定义之前，在函数外部（例如文件或程序开始处）预先 对各个函数进行了声明，则在主调函数中可以省去对被调用函数的说明。 (3) 若被调用函数的函数类型为int型时。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.2 函数 4.2.2 函数的调用 2. 函数调用 函数名(实参表列)； 说 明 (1) 在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括号中的参数(可以是一个 表达式)称为“实际参数”(简称“实参”)。 (2) 实参必须在类型上按顺序与形参一一对应和匹配。如果类型不匹配，C 编译程序将按赋值兼容的规则进行转换。 (3) 如果实参表中包括多个参数表达式，对实参的求值顺序随系统而异。有 的系统按自左向右顺序求实参的值，有的系统则相反，这一点读者尤其要注 意。 (4) 调用函数时，函数名称必须与具有该功能的自定义函数名称完全一致。 #include void main() float SelPi(void)；/函数声明 printf(“pi=%.5fn“,SelPi(); 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.2 函数 4.2.2 函数的调用 2. 函数调用 注意： 在C语言中，可以用以下几种方式调用函数： (1) 函数表达式。函数作为表达式的一项，出现在表达式中，以函数 返回值参与表达式的运算。这种方式要求函数是有返回值的。读者可 以尝试一下把此例中的函数调用方式改成此种方式。 (2) 函数语句。C语言中的函数可以只进行某些操作而不返回函数值， 这时的函数调用可作为一条独立的语句。 (3) 函数实参。函数作为另一个函数调用的实际参数出现。这种情况 是把该函数的返回值作为实参进行传送，因此要求该函数必须是有返 回值的。此例中的函数调用就属于此种方式。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.2 函数 4.2.2 函数的调用 3.函数的参数 在主调函数和被调用函数之间的数据传递是通过函数的参 数进行的，实际上这也是数据共享的一种形式。实参变量 对形参变量的数据传递是单向传递 例4-4 用迭代公式为： ，求 。 问题分析 (1) 从数学的角度来说，可以一直迭代下去。但用计算机求解则不可 以，并且大多数情况下得到的都是近似值。 (2) 需要一个条件限制迭代次数，这里采用前后两次求出的的差的绝 对值小于所给的精度10-6这一限制条件。 (3) 迭代公式是很容易用循环结构实现的。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 解决方案 程序实现 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 程序实现 说 明 (1) 可以证明这个迭代公式对于任 意初值x00都是收敛的。大家不妨尝试 一下，只需要具备数列收敛的相关知识 即可。该公式来源于牛顿迭代法。具体 推导过程，可以参考“数值分析”或“ 计算方法”的方面的书籍。 (2) 程序中定义了函数 SelSquareRoot(float fRadicand)，指 定了一个浮点类型的形式参数 fRadicand，此时的fRadicand并没有实 际的意义；在语句printf(“%f的平方根 为 :%fn“,fRadic,SelSquareRoot(fRadic );当中，将实际的参数fRadic赋给了 形参fRadicand，相当于fRadicand =fRadic，并且通过函数调用，开始执 行函数SelSquareRoot ()。 (3) 由于主调函数main()放在被调 用函数SelSquareRoot ()之后，所以这 里可以不进行函数声明。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.2.2 函数的调用 3.函数的参数 注意： (1) 在函数没有被调用时，函数中的形参只是一个符号， 系统并不为之分配内存空间，只有该函数被调用时，才会 为之分配存储空间，并且在调用结束后，形参所占的内存 也被释放。 (2) 在内存中，实参单元与形参单元是不同的单元。 (3) 实参可以是常量、变量或表达式，但要求它们有确定 的值，也就是说，在调用函数时必须给形参赋以确定的值 。 (4) 在被定义的函数中，必须指定形参的类型，并且实参 与形参的类型应一致，否则将发生类型“不匹配的错误”。 (5) 形参在获得值之后便与实参相脱离，此后无论形参发 生了怎样的改变，都不会影响到实参。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 例4-5 定义一个有两个参数函数Swap，函数Swap能够 完成对这两个参数的值的交换。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 由此可以看出，虽然在函数Swap()中，变量 nNum1和nNum2的值已经交换，但并没有影响到 主函数中的nNumber1和nNumber2的值，此时仍 然输出为nNumber1=4,nNumber2=7。这里，请 读者思考一下：有没有办法使最后的输出结果为 nNumber1=7,nNumber2=4呢？请到后面的第6章 中找答案。 对于主调函数和被调用函数之间的数据传递是通 过函数参数实现的，实参变量对形参变量的数据 传递是单向传递，即只由实参传给形参，而不能 由形参传回来给实参的内容已讲述完毕。但读者 可能希望通过函数调用使主调函数能得到一个被 调用函数的执行结果，这又该如何实现呢？ 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C return ( 返回表达式 ); 4. 函数返回值 函数的返回值是通过函数中的return语句获得的。return语句将被调函数 中的一个确定值带回主调函数中去。return语句的一般格式是： 注意： (1) return语句的功能：返回主调函数，并将“返回表达式”的值带给主调函数。 (2) 函数的返回值可以有一个以上的return语句，哪一个return语句起作用要看使 用的具体环境。 (3)函数的返回值是确定的。这里包含两层意思，一是函数值的类型确定。二 是函数的返回值确定，即在return语句中的表达式的值必须确定。 (4)调用函数中无return语句，并不是不返回一个值，而是一个不确定的值。 为了明确表示不返回值，可以用“void”定义成“无（空）类型”。为了使程序具 有良好的可读性并减少出错，凡不要求返回值的函数都应定义为 空类型，而不使 用系统的缺省处理。 (5)在定义函数时，对函数类型的说明，应与return语句中返回值表达式的 类型一致。如果不一致，则以函数类型为准。系统将缺省函数类型按整型(int)来 处理 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 5. 函数调用的执行过程 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.3预处理 预处理命令是由ANSI统一规定的，但不是C语 言本身的组成部分，不能直接对它们进行编译 。根据预处理命令对程序作相应的处理，使程 序不再包括预处理命令，再由编译程序对预处 理后的源程序进行通常的编译处理，得到可执 行的目标代码。 C语言提供了多种预处理功能，合理地使用预 处理功能编写的程序便于阅读、修改、 移植和 调试，也有利于模块化程序设计。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.1 模块化程序设计方法 4.3.1文件包含 所谓“文件包含”是指一个源文件将另外一个或多个源文件的全 部内容包含到本文件之中。它是C预处理程序的一个重要功能， 其一般形式为： #include “文件名“ #include (1) 在文件头部的被包含的文件称为“头文件”或“标题文件”，常以 “.h”为后缀（h为head的缩写）。 (2) 一个#include命令只能指定一个被包含文件， (3) 文件包含允许嵌套， (4) 文件包含命令的功能是把指定的文件插入该命令行位置取代该 命令行，从而把指定的文件和当前的源程序文件连成一个源文 件。 说 明 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.3.1文件包含 (5) 包含命令中的文件名可以用双引号括起来，也可以用尖括号括起来， (6) 如果文件1包含文件 2，而文件2中要用到文件3的内容，则可在文件1中用 两个#include命令分别包含文件2和文件3，且文件3应出现在文件2之前， 即在文件1中定义。 (7)如果需要修改一些常数，不必修改每个程序，只需修改一个文件(头部文件) 即可。 (8)使用“文件包含”命令，还可以减少编程人员的重复劳动。 4.3.2宏定义 在C语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串， 称为“ 宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。在编译预处理时，对程序 中所有出现的“宏名”，都用宏定义中的字符串去替换， 这称为“宏替 换”或“宏展开”。在C语言中，“宏”分为有参数和无参数两种。 1. 不带参数的宏定义 #define 标识符 字符串 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C (1) 宏定义是用宏名来表示一个字符串，在宏展开时又以该字符串 取代宏名，这只是一种简单的替换，字符串中可以包含任何字 符，可以是常数，也可以是表达式，预处理程序对它不作任何 检查。如有错误，只能在编译已被宏展开后的源程序时发现。 (2) 宏定义不是说明或语句，在行末不必加分号，如加上分号则连 分号也一起置换。 (3) 宏定义必须写在函数之外，其作用域为定义命令之后到本源程 序结束。 (4) 源程序中若宏名在引号里，则预处理程序不对其作宏替换，而 把宏名当作字符串处理。 (5) 宏定义允许嵌套，在宏定义的字符串中可以使用已经定义的宏 名。在宏展开时由预处理程序层层替换。如， (6) 习惯上宏名用大写字母表示，以便于与变量区别，但也允许用 小写字母。 (7) 对“输出格式”作宏定义，可以减少书写麻烦。 说 明 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C #define 宏名(形参表) 字符串 2. 带参数的宏定义 C语言允许宏带有参数。 带参宏调用的一般形式为： 宏名(实参表) ; 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 对于带参的宏定义有以下问题需要说明： (1) 带参宏定义中，宏名和形参表之间不能有空格出现。 (2) 带参宏定义中，形式参数不分配内存单元，因此不必作类型定义 。而宏调用中的实参有具体的值。要用它们去代换形参，因此必 须作类型说明。这是与函数中的情况不同的。在函数中，形参和 实参是两个不同的量，各有自己的作用域，调用时要把实参值赋 予形参，进行“值传递”。而在带参宏中，只是符号替换，不存在 值传递的问题。 (3) 在宏定义中的形参是标识符，而宏调用中的实参可以是表达式。 (4) 在宏定义中，字符串内的形参通常要用括号括起来以避免出错。 (5) 带参的宏和带参函数很相似，但有本质上的不同，除上面已谈到 的各点外，把同一表达式用函数处理与用宏处理两者的结果也可 能是不同的。 (6) 宏定义也可用来定义多个语句，在宏调用时，把这些语句又替换 到源程序内。 说 明 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.4应用实例 例4-6 简单计算器 问题描述：采用函数调用方式完成简单计算器程序的 六则运算模块、幂运算、三角函数模块和求pi。 问题分析 (1)使用计算器前先要进行功能选择， 将功能选择定义为一个函数。 (3) 由于幂运算模块又被分解成了两个功能小模块(开方、指数运算) ，因此需要设计类似于主菜单的二级菜单，方便选择功能。 (4) 由于三角函数模块又被分解成了三个功能小模块(正弦、余弦、 正切)，因此也需要设计类似于主菜单的二级菜单，方便选择功能。然 后先定义三个函数分别实现这三个功能小模块，再在二级菜单中调用它 们。本小节只定义两个函数分别实现正弦、余弦，余下的正切将在第6 章实现。 (5) 求pi模块不用再继续分解了，只要定义一个函数即可。 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 程序实现 其他代码详见书 语 言 程 序 设 计 与 应 用 样 章 第 4 章 模 块 化 设 计 与 应 用 C 4.4应用实例 例4-7 学生成绩档案管理。 问题描述： (1)在第4.1节里，把学生成绩档案管理规划成了四大功 能模块，除统计模块外其它三个模块还被进一步分解(如