C语言函数与宏定义.ppt

C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *1/49 第第1 1章章 函数与宏定义函数与宏定义 1 1.1 .1 函数概念函数概念 1 1.2 .2 变量作用域和存储类型变量作用域和存储类型 1 1.3 .3 内部函数与外部函数内部函数与外部函数 1 1.4 .4 递归函数的设计和调用递归函数的设计和调用 1 1. .5 5 预处理预处理 1 1. .6 6 综合范例综合范例 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *2/49 1 1.1 .1 函数概念函数概念 C语言中，函数可分为两类 ： 一类是由系统定义的标准函数，又称为库函数，其函数 声明一般是放在系统的include目录下以.h为后缀的头文 件中，如在程序中要用到某个库函数，必须在调用该函 数之前用#include命令将库函数信息包含到 本程序中。 另一类函数是自定义函数 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *3/49 1.1.1 函数定义 存储类型符 返回值类型符 函数名(形参说明表) 函数语句体 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *4/49 说明： 1存储类型符指的是函数的作用范围，它只有两种 形式：static和extern。 static说明函数只能作用于其所在的源文件，用static说 明的函数又称为内部函数。 extern说明函数可被其它源文件中的函数调用，用 extern说明的函数，又称为外部函数。 缺省情况为extern。 2返回值类型符指的是函数体语句执行完成后，函 数返回的值的类型，如int， float, char等等，若函数 无返回值，则用空类型void来定义函数的返回值。 缺省情况为int型。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *5/49 3函数名由任何合法的标识符构成。建议将函数名 的命名与函数内容有一定关系。 4 形参说明表是一系列用逗号分开的每个形参变量 说明。 如：int x, int y, int z 这表示形参变量有三个：x, y, z。它们的类型都是int型 。 5函数语句体是放在一对花括号 中，由局部数据类 型描述和功能实现两部分组成。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *6/49 6函数返回语句的形式有以下两种： 函数无返回值的情况：return；或者什么也不写 函数有返回值的情况：return(表达式的值)； 在第种情况下要注意“表达式的值”的类型必须与函 数返回值的类型相一致。 例如：求两个任意整数的绝对值的和，用函数 abs_sum()实现。 /*直接调用库函数来计算m和n的绝对值 */ int abs_sum(int m, int n) return (abs(m)+abs(n)； /*函数abs()是在头文件math.h中声明的*/ C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *7/49 函数定义如下： int abs_sum(int m, int n) if (m int abs_sum(int m,int n); main() int x,y,z; scanf(“%d%d“, z=abs_sum(x,y); printf(“sum is %d“,z); int abs_sum(int m,int n) if(m int abs_sum(int m,int n); main() int x,y,z,sum; scanf(“%d%d%d“, sum=abs_sum(abs_sum(x,y),z); printf(“sum is %d“,sum); int abs_sum(int m,int n) if(m float mul(float a,float b); main() float x,y,z; scanf(“%f %f“, z=mul(x,y); /* */ x=x+10; y=y-10; mul(x,y); /* */ C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *13/49 x=x*2; y=y*2; printf(“z=%f,mul(%f,%f)=%fn“,z,x,y,mul(x,y) ; /* * / float mul(float a,float b) return a*b; 程序运行结果: 5 6 z=30.000000,mul(30.000000,-8.000000)=-240.000000 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *14/49 程序说明： 注释处调用函数后的返回值赋给变量z。 注释处调用函数后的返回值没有赋给任何变量 ，函数的返回值被丢失。 注释处调用函数后的返回值成为了printf()函数的 参数。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *15/49 1 1.2 .2 变量作用域和存储类型变量作用域和存储类型 1变量的作用域 变量的作用域：指的是变量的有效范围，针对变量不同 的作用域，可把变量分为局部变量和全局变量。 局部变量：在函数内部或某个控制块的内部定义的变量 为局部变量，局部变量的有效范围只限于本函数内部， 退出函数，该变量自动失效。 全局变量：在函数外面定义的变量称为全局变量，全局变 量的作用域是从该变量定义的位置开始，直到源文件结束 。在同一文件中的所有函数都可以引用全局变量。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *16/49 局部变量和全局变量的作用域如图所示 ： C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *17/49 【例1-4】 变量作用域应用举例，阅读下面的程序 ，注意区分局部变量和全局变量的作用域。 /*exam9_4.c 变量作用域举例*/ #include void a( void ); void b( void ); void c( void ); int x = 1; main() int x = 5; printf(“local x in outer scope of main is %dn“, x ); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *18/49 int x = 7; printf( “local x in inner scope of main is %dn“, x ); printf( “local x in outer scope of main is %dn“, x ); a(); b(); c(); a(); b(); c(); 前三次输出结果: local x in outer scope of main is 5 local x in inner scope of main is 7 local x in outer scope of main is 5 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *19/49 printf( “local x in main is %dn“, x ); getchar(); return 0; void a( void ) int x = 25; printf( “nlocal x in a is %d after entering an“, x ); +x; printf( “local x in a is %d before exiting an“, x ); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *20/49 void b( void ) static int x = 50; printf( “nlocal static x is %d on entering bn“, x ); +x; printf( “local static x is %d on exiting bn“, x ); void c( void ) printf( “nglobal x is %d on entering cn“, x ); x *= 10; printf( “global x is %d on exiting cn“, x ); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *21/49 程序运行结果: 后6次函数调用 local x in a is 25 after entering a local x in a is 26 before exiting a local static x is 50 on entering b local static x is 51 on exiting b global x is 1 on entering c global x is 10 on exiting c local x in a is 25 after entering a local x in a is 26 before exiting a local static x is 51 on entering b local static x is 52 on exiting b global x is 10 on entering c global x is 100 on exiting c 最后一次输出： local x in main is 5 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *22/49 2变量的存储类型 变量的存储类型：指的是变量的存储属性，它说明变量 占用存储空间的区域。 在内存中，供用户使用的存储区由程序区、静态存储区 和动态存储区三部分组成。 变量的存储类型有四种：auto型、register型、static型和 extern型。 auto型变量存储在内存的动态存储区。 register型变量保存在寄存器中。 static型变量和extern型变量存储在静态存储器。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *23/49 局部变量的存储类型缺省值为auto型 。 全局变量的存储类型缺省值为extern型 。 auto型变量和register型变量只用于定义局部变量。 static型变量即可定义成局部变量，又可定义成全局变量 。 【例1-5】 设计一个函数：long fac(int n)，可用来计算 15的阶乘。 分析：可在函数中定义一个static型变量，用来保存 上次的计算结果。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *24/49 /*exam1_5.c 用static型变量保留上次阶乘的值*/ #include long fac(int n) static int f=1; f=f*n; return f; main() int i; for(i=1;i int mod(int a, int b); extern int add (int m, int n); /*外部函数声明* main() int x, y, result; scanf (“%d%d”, result=add(x,y); /*调用外部函数*/ if (result 0) result=result-mod(x,y); printf(“result=%dn”, result); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *27/49 int mod(int a, int b) return(a%d); /* file2.c外部函数*/ extern int add(int m, int n) return(m+n); 说明： 1在文件1(file1.c)中的函数声明： int mod(int a, int b); 实际上相当于：extern int mod(int a, int b); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *28/49 2在文件2(file2.c)中的函数定义： extern int add(int m, int n) return(m+n); 实际上相当于：int add(int m, int n) return(m+n); 3由多个源文件组成一个程序时，main()函数只能 出现在一个源文件中。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *29/49 4多个源文件的连接方式有三种： 将各源文件分别编译成目标文件，得到多个目标文件（ .obj后缀），然后用连接命令（tlink）把多个.obj文件连 接起来，在Turbo c上用如下命令： tlink file1.obj+file2.obj+filen.obj 生成一个file1.exe的可执行文件。 建立项目文件（.prj后缀），具体操作可参阅各种C 编译手册。 使用文件包含命令。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *30/49 11.4 .4 递归函数设计和调用递归函数设计和调用 C语言中一个函数中的语句可以是对另一个函数的调用。 函数嵌套调用图例： 调用过程按图中箭头所示的方向和顺序进行，属于一种 线性调用关系，每次调用后，最终返回到原调用点，继 续执行以下语句。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *31/49 C语言中还允许在函数中调用自身，或函数之间相 互调用，这种调用方式称之为递归。递归又分为直 接递归调用和间接递归调用。 直接递归调用；函数直接调用自身。 间接递归调用：函数互相调用对方 。 直接递归： int temp (int x) int y, z; z=temp(y); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *32/49 间接递归： 显然，递归有可能陷入无限递归状态，最终导致错误发 生。因此，设计一个递归问题必须具备两个条件： 1后一部分与原始问题类似。 2后一问题是原始问题的简化。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *33/49 【例1-6】 编程，从键盘输入一个正整数n，求n!。 n!的数字表达式为： n!= 定义一个求n!的函数：long fac(int n) long fac(int n) long result; if (n= = 0 | n= =1) result =1; else result=n*fac(n-1); return(result); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *34/49 完整程序如下： /*exam1_6.c 用递归法求n!*/ #include long fac(int n) long result; if(n=0|n=1) result=1; else result=n*fac(n-1); return result; main() int x; long f; C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *35/49 scanf(“%d“, if(x1) 设计一个函数：long fibonacci (int n)用于计算数列 中第n项的值， C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *37/49 程序如下所示： /*exam1_7.c 求第n项Fibonacci数列的值*/ #include long fibonacci(int n); main() int x=0; long result; do result=fibonacci(x); printf(“fibonacci(%d)=%ldn“,x,result); scanf(“%d“, while(x!=-1); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *38/49 long fibonacci(int n) if(n=0|n=1) return n; else return fibonacci(n-1)+fibonacci(n-2); 程序运行结果程序运行结果: : fibonacci(0)=0fibonacci(0)=0 3 3 fibonacci(3)=2fibonacci(3)=2 4 4 fibonacci(4)=3fibonacci(4)=3 6 6 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 *39/49 以x=4为例，下图说明了fibonacci函数是怎样计算 fibonacci(4)的。图中把fibonacci简写成f。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 “编译预处理”是C与其它高级语言的一个重 要区别。它们主要是： 宏定义 文件包含 条件编译 1.5 预处理 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 1) 不带参数的宏定义 用指定的标识符(宏名)代表一串字符。 #define 宏名 字符串 1.5.1 宏定义 例 求正圆锥体的底周长、底面积和它的体积。 #define PI 3.1415926 /* 宏名PI用大写，行末无分号 */ main( ) float l, s, r, v ; scanf(“%f“, l = 2.0*PI*r; s = PI*r*r ; v = 4.0 / 3*PI*r*r*r ; printf(“l=%10.4f ns=%10.4f nv=%10.4f n“,l,s,v); getch(); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 进行宏定义时，可以引用已定义的宏名，层层置换。 对程序中用双引号括起来的字符串，即使与宏名相同 ，也不会被置换。 宏名的有效范围为该宏定义命令之后至本源文件结束 。通常，宏定义命令一般写在文件开头或函数之前作为 该文件的一部分。 可以用 #undef 命令终止宏定义的作用域。如： #define G 9.8 main( ) #undef G float f( ) G 的作用范围 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 2带参数的宏定义 语句形式： #define 宏名(形参表) 字符串 注意：字符串应包含形参表中的参数 例 #define PI 3.1415926 #define S(r) PI*r*r main( ) float a, area; a=3.6; area=S(a); /*area=3.1415926*a*a，但不会置换a为3.6 */ printf(“r=%f narea=%f n“,a,area); getch(); C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 若将area=S(a) 改写成 area=S(a+2)，将置换为： area=PI a+2a+2，而不是: area=PI (a+2)(a+2)。 若要达到后者，则应将宏定义命令改写为： #define S(r) PI (r) (r) 宏名与括号之间不得有空格，因为宏名与表达式之间 的分隔符为空格。如果用#define S (r) PI r r 的话 ，则被置换为 area=(r) PI r r (a) 宏展开并不进行值的传递，即不求表达式的值，也没 有“返回值”的概念。 宏不存在类型问题，宏名无类型，参数也无类型，表 达式可以是任何类型。 C 程序设计基础教程 第九章函数与宏定 义 注：这里的 t 展开后为 t = (a+b)(c+d)?(a+b):(c+d) 如果第一行写成： #define MAX(x,y) xy ? x : y 则 这里的 t 展开后为 t = a+bc+d?a+b:c+d 因为置换展开是用“表达式”