函数与编译预处理.ppt

第六章 函数与编译预处理,6.1 模块化程序设计与函数 6.2 函数的定义与调用 6.3 函数的递归调用 6.4 变量作用域与存储方式 6.5 编译预处理 6.6 函数设计举例,教学目的和基本要求：,要求学生了解模块化程序设计的思想，掌握函数的定义及调用，理解变量的作用域与存储方式的概念，理解编译预处理的概念。,教学重点：,函数的定义及调用、递归调用、变量的作用域。,6.1模块化程序设计与函数,在设计较复杂的程序时，我们一般采用的方法是：把问题分成几个部分，每部分又可分成更细的若干小部分，逐步细化，直至分解成很容易求解的小问题。这样的话，原来问题的解就可以用这些小问题来表示。 把复杂任务细分成多个问题的过程，就叫程序的模块化。模块化程序设计是靠设计函数和调用函数实现的。,函数,模块化程序设计 基本思想：将一个大的程序按功能分割成一些小模块, 特点： 各模块相对独立、功能单一、结构清晰、接口简单 控制了程序设计的复杂性 提高元件的可靠性 缩短开发周期 避免程序开发的重复劳动 易于维护和功能扩充 开发方法: 自上向下,逐步分解，分而治之,C是模块化程序设计语言,C程序结构,C是函数式语言 必须有且只能有一个名为main的主函数 C程序的执行总是从main函数开始，在main中结束 函数不能嵌套定义,可以嵌套调用,6.2 函数的定义与调用,在C语言中,函数（Function）是一个处理过程，可以进行数值运算、信息处理、控制决策，即一段程序的工作放在函数中进行，函数结束时可以携带或不带处理结果。 库函数(标准函数)：系统提供 自定义函数：用户自己写,函数分类 从用户角度 标准函数（库函数）：由系统提供 用户自定义函数 从函数形式 无参函数 有参函数,库函数,使用库函数应注意： 1、函数功能 2、函数参数的数目和顺序，及各参数意义和类型 3、函数返回值意义和类型 4、需要使用的包含文件(*.h),对库函数的一般调用形式：函数名（参数表）,如：y=pow(x,2.5)+1.3 printf(“*n”);,自定义函数 函数定义的语法,合法标识符,函数返回值类型 缺省int型 无返回值void,函数体,例 有参函数（现代风格） int max(int x,int y) int z; z=xy?x:y; return(z); ,例 无参函数 printstar( ) printf(“*n”); 或 printstar(void ) printf(“*n”); ,例 有参函数（传统风格） int max(x,y) int x,y; int z; z=xy?x:y; return(z); ,函数的返回值 返回语句 形式： return(表达式)； 或 return 表达式; 或 return; 功能：使程序控制从被调用函数返回到调用函数中，同时把返值带给调用函数 说明： 函数中可有多个return语句 若无return语句，遇时，自动返回调用函数 若函数类型与return语句中表达式值的类型不一致，按前者为准，自动转换-函数调用转换 void型函数,例 无返回值函数 void swap(int x,int y ) int temp; temp=x; x=y; y=temp; ,例 函数返回值类型转换,main() float a,b; int c; scanf(“%f,%f“, ,函数的调用 调用形式一 函数名(实参表); 说明： 实参与形参个数相等，类型一致，按顺序一一对应 实参表求值顺序，因系统而定（Turbo C 自右向左） 调用形式二 函数名( );,main() int i=2,p; p=f(i,+i); printf(“%d“,p); int f(int a, int b) int c; if(ab) c=1; else if(a=b) c=0; else c=-1; return(c); ,例 参数求值顺序,main() int i=2,p; p=f(i, i+); printf(“%d“,p); int f(int a, int b) int c; if(ab) c=1; else if(a=b) c=0; else c=-1; return(c); ,运行结果：0,运行结果：1,调用方式 函数语句： 例 printstar(); printf(“Hello,World!n”); 函数表达式： 例 m=max(a,b)*2; 函数参数： 例 printf(“%d”,max(a,b); m=max(a,max(b,c);, 函数的说明 函数说明的形式 一般形式：函数类型 函数名(形参类型 形参名, ); 或 函数类型 函数名(); 作用：告诉编译系统函数类型、参数个数及类型，以便检验 函数定义与函数说明不同 对被调用函数要求： 必须是已存在的函数 库函数: #include 用户自定义函数: 函数类型说明,函数说明位置：程序的数据说明部分（函数内或外） 下列情况下，可不作函数说明 若函数返值是char或int型，系统自动按int型处理 被调用函数定义出现在主调函数之前,例 函数说明举例,调用函数和被调用函数之间的数据传递 形参与实参 形式参数：定义函数时函数名后面括号中的变量名 实际参数：调用函数时函数名后面括号中的表达式,例 比较两个数并输出大者,main() int a,b,c; scanf(“%d,%d“, ,说明： 实参必须有确定的值 形参必须指定类型 形参与实参类型一致，个数相同 若形参与实参类型不一致，自动按形参类型转换函数调用转换 形参在函数被调用前不占内存;函数调用时为形参分配内存；调用结束，内存释放,调用函数和被调用函数之间的数据传递 形参与实参 形式参数：定义函数时函数名后面括号中的变量名 实际参数：调用函数时函数名后面括号中的表达式,例 计算x的立方,#include float cube(float x) return(x*x*x); main() float a, product; printf(“Please input value of a:“); scanf(“%f“, ,x,1.2,1.2,1.728,参数传递方式 值传递方式 方式：函数调用时,为形参分配单元,并将实参的值复制到形参中；调用结束，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值 特点： 形参与实参占用不同的内存单元 单向传递,例 交换两个数,/*ch7_2.c*/ #include main() int x=7,y=11; printf(“x=%d,ty=%dn“,x,y); printf(“swapped:n“); swap(x,y); printf(“x=%d,ty=%dn“,x,y); swap(int a,int b) int temp; temp=a; a=b; b=temp; ,函数的嵌套与递归调用 嵌套调用 C规定：函数定义不可嵌套，但可以嵌套调用函数,例 求三个数中最大数和最小数的差值,#include int dif(int x,int y,int z); int max(int x,int y,int z); int min(int x,int y,int z); void main() int a,b,c,d; scanf(“%d%d%d“, ,int dif(int x,int y,int z) return max(x,y,z)-min(x,y,z); int max(int x,int y,int z) int r; r=xy?x:y; return(rz?r:z); int min(int x,int y,int z) int r; r=xy?x:y; return(rz?r:z); ,递归: 一个函数在其函数体中又出现直接或间接地调用自身的语句.,函数的嵌套与递归调用 递归调用 C规定：函数定义不可嵌套，但可以嵌套调用函数,以上仅给出了递归的概念.,显然: 上述例子会无限递归 (无限执行)。所以, 在递归调用时都有条件限制。,即: 条件成立,调用递归,否则结束。,一个最常用的例子: 求n!,1. 从数学上定义,2. 程序 float fac(n) int n; float f; if (n0) printf(“input error!n“); else if (n= = 0 n= =1) f =1; else f =nfac(n 1); return (f); ,main ( ) int n; float y; printf(“input a integer: “) scanf (“%d“, ,3. 执行过程: 设输入n5,可简化表示为,当变成机器代码时,将其拉成直线(线性程序代码)。,辗转相除法求最大公约数,求 m和 n 的公约数算法 if (m % n) = 0 n 是公约数; else 求 n 和 m % n 的公约数;,求最大公约数的递归算法,int gcd(int m, int n) if (m % n= 0 ) return n ; else return gcd(n, m % n); ,求最大公约数的主函数,void main() int m,n,t; int gcd(int m, int n); scanf(“%d %d”, ,一.变量的作用域 即变量的有效范围 1.变量按作用域分为全局变量和局部变量 2.比较: 全局变量(外部变量) 局部变量(内部变量) 定义位置: 函数体外 函数体内 作用域 : 从定义处到本源 从定义处到本函数结束 文件结束 举例 : 所有函数体外定义的变量 (1)所有在函数体内定义 (2)形式参数,注意与局部变量同名的处理 局部变量屏蔽全局变量,不同函数中同名局部变量互不干扰,3、局部变量 C语言程序是由函数组成的，有且只能有一个main函数。 变量定义可以出现在函数内，亦可出现在函数外或者是函数的参数中。,按照变量定义语句出现的位置，可以分为：,局部变量：在函数或复合语句内定义； 只在该函数或复合语句中才能使用。 全局变量：在函数外定义； 从它被定义的位置起,在之后的所有函数中有效。 形式参数：定义为函数的参数； 只在该函数中才能使用。,在函数内部说明的变量或者在复合语句中定义的变量称为局部变量。其作用范围是其所在的函数或复合语句。,又称全程变量或外部变量，在函数外部说明。其作用范围从它被定义的位置起，在之后的程序段中都是起作用的。,4、全局变量,如果在全局变量定义之前的函数想引用该外部变量，则应该在该函数中用关键字extern作“外部变量说明”。,int a, b; void swap( ) int t; t = a; a = b; b = t; printf(“swap:a=%d,b=%dn”,a,b); main() printf(“ Enter a,b:”); scanf(“%d,%d”, ,Enter a,b:5,3 swap:a=3,b=5 main:a=3,b=5,运行结果,int a, b; void swap( ) int t; t = a; a = b; b = t; printf(“swap:a=%d,b=%dn”,a,b); main() printf(“ Enter a,b:”); scanf(“%d,%d”, ,运行结果,int a,b;,程序在编译时，屏幕将 提示有错误: Undefine symbol a Undefine symbol b,int a, b; void swap( ) int t; t = a; a = b; b = t; printf(“swap:a=%d,b=%dn”,a,b); main() printf(“ Enter a,b:”); scanf(“%d,%d”, ,运行结果,int a,b;,int a=5,b=3;,Enter a,b:5,3 swap:a=3,b=5 main:a=5,b=3,#include int a,b; /*a，b为全局变量*/ void f1(int x ) int t1,t2,a; a=t1 = x* 4; t2 = b * 3; b = 10； printf (“f1:t1=%d,t2=%d,a=%d,b=%dn”, t1,t2,a,b); main( ) a=2; b=4; /* 此a,b是全局变量，赋值 */ f1( a); /* 调用函数f1( ) */ printf (“main: a=%d,b=%d”, a, b); 程序输出结果为:,f1:t1=8,t2=12,a=8,b=10 main:a=2,b=10,若将程序改为: #include int a=2,b=4; /*a，b为全局变量*/ void f1( ) int t1,t2; t1 = a * 2; t2 = b * 3; b = 100； printf (“t1=%d,t2=%d，b=%dn”, t1, t2,b); main() int b=4; /* 此b是局部变量，赋值 */ f1( ); /* 调用函数f1( ) */ printf (“a=%d,b=%d”, a, b); ,结论:全局变量与局部变量同名时,局部变量 起作用，全局变量被屏蔽（不影响）,应小 心使用,程序输出结果为: t1=4,t2=12,b=100 a=2,b=4,二.变量的存储特性 1.变量按存在时间分 静态变量 动态变量,静态存储类型的变量的生存期为程序执行的整个过程，在该过程中占有固定的存储空间，通常称它们为永久存储。 动态存储类型变量只生存在某一段时间内。例如，函数的形参和函数体或分程序中定义的变量， 只是在程序进入该函数或分程序时才分配存储空间， 当该函数或分程序执行完后，变量对应的存储空间又被撤销了。 2.c语言中每一个变量有两个属性:数据类型,存储特性 完整的变量定义: 存储特性 数据类型 变量名;,3.变量的存储特性 自动型 auto 静态型 static 寄存器型 register 外部型 extern (1) auto型 每次进入程序是自动分配内存,不长期占用内存例如:形式参数,自动型局部变量 (2)static 型 局部静态变量 全局静态变量 长期占用内存,例1:分析执行结果 f(int a) int b=0; static int c=3; b+;c+; printf(“%5d%5d%5d”,a,b,c); return(a+b+c); main() int a=2,k; for(k=0;k3;k+) printf(“%5dn”,f(a); ,结果： 2 1 4 （a,b,c) 7 (f(a) 2 1 5 8 2 1 6 9,(3) register型 将使用频率高的变量定义为register型, 可以提高运行速度.,寄存器变量只限于整型、字符型、指针型的局部变量。 寄存器变量是动态变量，而且数目有限, 一般仅允许说明两个寄存 器变量。 例如: register int d; register char c;,(4)extern型 引用: extern 类型 变量名; 如果某个模块文件中要用到另一个模块 文件中的全局变量，就要用extern说明 例如:程序模块file1.c中定义了全局变量 int s ; 而在另一个程序模块file2.c中的函数fun1( )中需要使用这个变量s。为此，可以在file2.c的函数fun1( )中加上外部变量说明语句: fun1( ) extern int s;/*表明变量s是在其他文件定义的*/ . 定义时分配内存,其他文件引用时不再分配内存.,作用：“编译预处理”是C语言编译系统的一个组成部分。是在编译前由编译系统中的预处理程序对源程序的预处理命令进行加工。 种类 宏定义 #define 文件包含 #include 条件编译 #if-#else-#endif等 格式： “#”开头 占单独书写行 语句尾不加分号,编译预处理,如 if(x=YES) printf(“correct!n”); else if (x=NO) printf(“error!n”); 展开后： if(x=1) printf(“correct!n”); else if (x=0) printf(“error!n”);,宏定义 不带参数宏定义 一般形式： #define 宏名 宏体 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体),宏展开：预编译时,用宏体替换宏名-不作语法检查,如 #define YES 1 #define NO 0 #define PI 3.1415926 #define OUT printf(“Hello,World”);,宏体可缺省,表示宏名 定义过或取消宏体,定义位置:任意(一般在函数外面) 作用域:从定义命令到文件结束 #undef可终止宏名作用域 格式： #undef 宏名,宏定义可嵌套，不能递归,例 #define MAX MAX+10 (),引号中的内容与宏名相同也不置换,例 #define PI 3.14159 printf(“2*PI=%fn”,PI*2); 宏展开：printf(“2*PI=%fn”,3.14159*2);,宏定义中使用必要的括号（）,例 #define WIDTH 80 #define LENGTH WIDTH+40 var=LENGTH*2; 宏展开：var= 80+40 *2;,带参数宏定义 一般形式： #define 宏名(参数表) 宏体,例 #define S (r) PI*r*r 相当于定义了不带参宏S,代表字符串“(r) PI*r*r”,宏展开：形参用实参换，其它字符保留 宏体及各形参外一般应加括号（）,例 #define S(a,b) a*b area=S(3,2); 宏展开： area=3*2;,不能加空格,例 #define POWER(x) x*x x=4; y=6; z=POWER(x+y); 宏展开：z=x+y*x+y; 一般写成： #define POWER(x) (x)*(x) 宏展开： z=(x+y)*(x+y);,带参的宏与函数区别,文件包含 功能：一个源文件可将另一个源文件的内容全部包含