第06章-函数与变量作用域

2020/5/20,1,第7章函数与变量作用域,C语言是通过函数来实现模块化程序设计的。教学目的：掌握函数的定义与调用，变量的作用域；了解函数的嵌套与递归调用，内部、外部函数特点，以及变量的存储特性。,2020/5/20,2,教学内容：7.1*函数的定义与调用7.2函数的嵌套调用与递归调用7.3内部函数与外部函数7.4*内部变量与外部变量7.5变量的存储特性本章要点本章作业与上机实践,2020/5/20,3,7.1*函数定义与函数调用,7.1.1函数定义任何函数都是由函数说明和函数体两部分组成。1分类根据函数有无参数，将函数分为无参函数和有参函数。,2020/5/20,4,(1)无参函数函数类型函数名(void)说明语句部分；可执行语句部分；(2)有参函数函数类型函数名(数据类型参数，数据类型参数2)说明语句部分；可执行语句部分；,形参表。调用有参函数时，由调用函数为形参提供实际值，简称为实参。,在新标准中，函数不可缺省参数表；用“void”表示不需要参数。,2020/5/20,5,2函数的返回值与函数类型语言的函数，还可分为有返回值函数和无返回值函数两种。(1)有返回值函数与return语句一般格式：return(返回值表达式);功能：返回调用函数，并将“返回值表达式”的值带给调用函数。注意：函数中无return语句，返回1个不确定的值。可用“void”定义成“无(空)类型”，明确表示不返回值。,括号可以缺省,2020/5/20,6,(2)函数类型函数类型应与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。如果缺省函数类型，则系统一律按int型处理。良好的程序设计习惯：为了使程序具有良好的可读性并减少出错，将无返回值函数定义为空类型void；同时，也不使用系统对函数类型的缺省处理。,2020/5/20,7,案例7.1定义一个求两个整数中极大值的max()函数。/*功能：求2个整数中的较大数*/*形参：2个，整型*/*返回值：2个整数中的较大数*/intmax(intn1,intn2)/*函数定义*/return(n1n2?n1:n2)；/*/voidmain(void)intmax(intn1,intn2)；/*对被调用函数进行说明*/intnum1,num2；printf(inputtwonumbers:)；scanf(%d%d,2020/5/20,12,显然，对于被多个函数调用的自定义函数而言，采用预先统一说明方式进行说明，可以有效地减少函数说明次数。注意：如果被调用函数的定义体，出现在调用函数之前，可以缺省说明。,2020/5/20,13,2、函数调用函数名(实参表)例如，在案例7.1的主函数中：printf(,max(num1,num2)；注意：调用有参函数，必须提供实参(常量/变量/表达式/函数)。调用时，实参必须具有确定的值，且与形参个数相等、类型匹配。,2020/5/20,14,(1)调用方式语句方式无返回值函数的调用，可作为一条独立的语句。例如，printf()、scanf()等库函数的调用，均作为一条独立的语句。表达式方式有返回值函数作为表达式的一项，以函数返回值参与表达式的运算。例如，“max=max(x,y)”是一个赋值表达式，把max()函数的返回值赋予变量max。,2020/5/20,15,(2)断点与函数调用的返回断点被调用函数执行完毕，返回调用函数后继续执行的位置。调用函数中的断点位置分两种情况：语句调用方式：断点为函数调用语句的下一条语句。例如，案例7.1中的语句调用“printf();”，其断点为该语句的下一条语句“getch();”。,2020/5/20,16,表达式调用方式：断点为函数调用所在的表达式。例如，在案例7.1中，“printf(,max(num1,num2);”语句中的表达式调用“max(num1,num2)”：其断点为该表达式调用所在的表达式“max(num1,num2)”（在本例中，“max(num1,num2)”函数调用既是表达式调用，本身又构成一个简单表达式）。,2020/5/20,17,7.1.3参数传递发生函数调用时，根据参数值的性质不同，将参数传递分为两种：(1)值传递参数值是一个一般数据(整形、实型、字符型数据等)。系统把实参值复制1份给形参；被调用函数结束时，形参值不能传回给实参。(2)地址(引用)传递参数值是一个地址。,2020/5/20,18,执行案例7.1时的参数传递：intmax(intn1,intn2)return(n1n2?n1:n2)；main()intmax(intn1,intn2)；intnum1,num2；printf(inputtwonumbers:)；scanf(%d%d,/*调用函数sum()*/voidsum(intnum)sum+=factor(loop);/*求累计和*/longfactor(intnum)/*求num的阶乘*/,2020/5/20,24,在案例7.3中，主函数main()调用求和函数sum()，sum()又循环调用求阶乘的函数factor()。一般地说，函数的嵌套调用是指，在执行被调用函数时，该函数又调用其它函数的情形。注意：被调用函数执行完毕后，将返回到调用函数的断点继续执行。简言之，谁调用，返回到谁的断点继续执行。,2020/5/20,25,7.2.2函数的递归调用案例7.4用递归法计算n!（1!=1，n!=(n-1)!*n(n2)）。算法设计要点：(1)根据计算n!的递归定义可知，为了计算n!，必须首先计算（n-1）！；以此类推，直至1！（1!=1）。(2)依据1！求2！=1！*2，再依据2！求3！=2！*3；同理，依据（n-1）！求n!=（n-1）！*n。,2020/5/20,26,longfactor(intnum)longfact;if(num1)fact=factor(num1)*num;elsefact=1;return(fact);以num=5为例，其执行过程详见教材7.2.2。,递归调用自己,2020/5/20,27,语言允许函数直接（或间接）地调用它自己，称为递归调用；这种函数称为递归函数。例如，案例7.4中的函数factor()就是一个递归函数。防止递归调用无终止地进行的常用办法：添加1个继续（或终止）递归调用的条件判断。例如，案例7.4中函数factor()中的“if(num1)”。返回,2020/5/20,28,7.3内部函数和外部函数,C语言程序中的函数，是通过被调用而执行的，所以一个函数需要被其它函数调用。但是，当一个程序由多个源文件组成时，在一个源文件中定义的函数，能否被其它源文件中的函数调用呢?语言据此将函数分为内部函数和外部函数。,2020/5/20,29,7.3.1内部函数(又称静态函数)如果在一个源文件中定义的函数，只能被本源文件中的其它函数调用，这种函数称为内部函数。1定义static函数类型函数名(形参表)2特点：只能被本文件中的函数所调用。3好处：不用担心与其它源文件中的函数同名，因为即使同名也没关系。,2020/5/20,30,7.3.2外部函数如果在某源文件中定义的函数，可被同一程序中所有源文件中的函数调用，这种函数称为外部函数。1定义：extern函数类型函数名(形参表)2特点：允许被所有源文件中的函数所调用。3调用其它源文件中的外部函数时，需要对其进行说明：extern函数类型函数名(形参表)，函数名2(形参表2)；,2020/5/20,31,案例7.5将加、减、乘、除和求余数运算练习程序（第3版）的源文件组织形式改为：实现加、减、乘、除和求余数运算的程序段，均作为1个独立的函数、存储在1个独立的源文件中。程序框架如下(完整程序详见案例源代码)：,2020/5/20,32,/*外部函数说明*/externvoidaddition(intn1,intn2);externvoidsubtraction(intn1,intn2);externvoidmultiplication(intn1,intn2);externvoiddivision(intn1,intn2);externvoidremainder(intn1,intn2);voidmain(),2020/5/20,33,7.3.3多个源文件的编译和连接在软件工程项目中，采用结构化方法进行程序设计与编程，通常会产生多个源文件（例如源程序文件、数据结构定义文件等）。那么，如何将这些源文件编译、连接成一个统一的可执行文件呢？一般有两种方法：,2020/5/20,34,（1）分别编译、一并连接C编译程序是以源文件为编译单位。当一个程序中的函数和数据结构分放在多个源文件中时：先将各文件分别编译，再通过link命令产生一个可执行文件(.exe)。（2）集中编译、连接利用编译预处理命令#include，将其它源文件包含到主函数main()所在的源文件的开头；然后直接编译该文件即可。,2020/5/20,35,例如，在案例7.5中的主函数main()所在的源文件case75_1.c的开头添加如下几行：/*将其它各源文件包含进来*/#includecase75_2.c#includecase75_3.c#includecase75_4.c#includecase75_5.c#includecase75_6.cvoidmain()返回,2020/5/20,36,7.4*内部变量与外部变量,语言中的变量，定义位置不同，其作用域也不同，据此将变量分为内部变量和外部变量。7.4.1内部变量1、内部变量在函数内(函数说明+函数体)定义的变量。2、作用域只在该函数范围内有效。所以内部变量也称“局部变量”。,2020/5/20,37,例如，在案例7.4中，主函数main()中定义的变量num就是内部变量，它仅在主函数main()中才能使用；求阶乘的factor()函数，函数说明中的形参变量num，以及函数体中定义的变量fact，均属内部变量，都只能在factor()函数中使用。说明：在不同的函数中，允许使用同名内部变量。它们代表不同的对象，互不干扰。例如，在案例7.4中，主函数main()中的内部变量num，与函数factor()中的内部变量num同名。,2020/5/20,38,案例内部变量的应用。voidmain()voidsum(intnum);intnum=100;printf(“num_main()=%dn”,num);/*调用前实参的值*/sum(num);/*调用函数*/printf(num_main()=%dn,num);/*调用后实参的值*/getch();voidsum(intnum)inti;printf(num_sum()=%dn,num);/*改变前的形参值*/for(i=num-1;i=1;i-)num+=i;/*改变形参的值*/printf(num_sum()=%dn,num);/*改变后的形参值*/,2020/5/20,39,7.4.2外部变量1、外部变量在函数外部定义的变量。2、作用域：从外部变量的定义位置开始，到本文件结束为止。外部变量不从属于任何一个函数，可被作用域内的所有函数使用，所以外部变量又称全局变量。,2020/5/20,40,案例7.6设计一个函数cuboid（intlength,intwidth,intheight）（3个参数依次为长方体的长、宽、高），用于求长方体的体积及正、侧、顶三个面的面积。算法设计要点：函数cuboid(intlength,intwidth,intheight)本身只能返回1个值（本案例选定体积），正、侧、顶三个面的面积就只能通过外部变量来进行数据共享。参考程序框架如下：,2020/5/20,41,longarea1,area2,area3;/*定义3个外部变量，用于数据共享*/longcuboid(intlength,intwidth,intheight);/*函数说明*/voidmain()volume=cuboid(length,width,height);printf(nvolume=%ld,area1=%ld,area2=%ld,area3=%ld,volume,area1,area2,area3);,2020/5/20,42,longcuboid(intlength,intwidth,intheight)longvolume;volume=length*width*height;/*计算体积*/area1=length*width;/*计算3个面的面积*/area2=width*height;area3=length*height;return(volume);/*返回体积值*/,2020/5/20,43,3、说明(1)外部变量的作用域：从定义点到本文件结束。为方便使用，建议：将外部变量的定义放在文件开头，如案例7.6所示。(2)在同一源文件中，允许外部变量和内部变量同名。在内部变量的作用域内，外部变量不起作用。,2020/5/20,44,(3)外部变量可实现函数之间的数据共享，但又使这些函数依赖这些外部变量，因而使得这些函数的独立性降低。注：从模块化程序设计观点来看，这是不利的。因此不是非用不可时，不要使用外部变量。,2020/5/20,45,案例内部、外部变量的同名应用。intlen=3,width=4,high=5；intvs(intlen,intwidth)intvol；vol=len*width*high；/*引用外部变量high*/returnv；main()intlen=5；printf(len=%d,width=%d,high=%d,vol=%d,len,width,high,vs(len,width)；,len=?width=?,len=?,2020/5/20,46,7.4.3小结1内部变量在函数内(函数说明+函数体)定义的变量，其作用域：只在该函数范围内有效。不同函数中的同名内部变量，互不干扰。2外部变量在函数外部定义的变量，其作用域：从外部变量的定义位置开始，到本文件结束为止。允许内部、外部变量同名。在内部变量的作用域内，外部变量不起作用。返回,2020/5/20,47,7.5变量的