C语言程序设计 课件 单元6 六函数

单元六

函数-分而治之，相互协作导学【问题】什么是函数？

函数是可以执行固定功能的代码段，它在程序中的作用非常重要，充分体现了模块化设计的思想。函数之间分而治之、相互协作可以实现代码复用，提高程序的可扩展性。关于函数的具体概念，以及如何应用，这是本单元将要学习的内容。函数的定义2函数的调用3函数的递归调用4函数的综合应用目录1函数的定义-函数的概念

在程序中可以执行固定功能的代码段就称为函数。

除此之外我们可以自定义函数，实现特定的功能需求，main函数中根据需求调用函数，这样不仅可以简化程序设计，还可以实现代码的复用。

C语言中，Main函数是程序执行的入口，除了Main函数，还有大量的库函数，这些函数都被赋予了特定的功能，比如printf()、scanf()、putchar()、getchar()函数等，正确应用库函数，可以简化程序代码并提高效率。函数的定义-函数的定义格式

函数由函数头和函数体组成，函数头包括函数的返回值类型、函数名和参数列表三部分，具体定义格式如下：函数返回值类型函数名（参数列表）{函数体;}函数的定义-函数的定义格式

（1）函数名：函数名的命名需要符合标识符的命名规则，由字母、数字、下划线组成，并且不能以数字开头。还应该遵循一个开发中默认的原则：见名知义，最好函数的取名能够在一定程度上代表函数实现的功能，这对于后续程序的扩展和应用是有现实意义的。

函数的定义-函数的定义格式

（2）函数的返回值类型：函数返回值的数据类型，可以是单元二中学习的任何数据类型，也可以是某个数据类型的指针，关于指针的概念，将在单元七中讲授。

当函数有返回值类型时，函数体中必须有return语句，用来返回结果，注意返回的结果的数据类型必须与函数头中的返回值类型一致；如果函数没有返回值，返回值类型必须用void修饰。

函数的返回值类型，其实对应着函数的执行是否有输出的结果。

函数的定义-函数的定义格式

（3）参数列表：函数名后面的小括号中，存放的是函数的参数列表，可以为空，也可以有多个参数，多个参数之间以“，”分割。这里的参数称为形式参数，只有变量的声明，调用函数时，需要对应形参，传入实际参数的值，注意形参与实参的数据类型、个数必须完全对应。

参数列表，其实对应着函数的执行是否需要有输入的数据。函数的定义-函数的定义格式

（4）函数体：函数要执行的功能代码放在函数体中。函数的定义-如何定义函数

【例6-1】定义一个函数，打印6个*型。

【解题思路】该函数需要打印6个*型，功能简单明确，没有需要输入给函数的数据，因此没有参数；函数中直接打印图形，没有需要返回的结果，因此函数没有返回值，用void修饰。

（1）无返回值、无参数的函数的定义

【源代码】voidprint(){printf(“******”);}函数的定义-如何定义函数

【例6-2】定义一个函数，实现两个整数的加法运算，函数中打印运算结果。

【解题思路】该函数要求实现两个整数的加法运算，两个整数是未知的，是需要输入给函数的数据，因此，可以将两个整数作为函数的形式参数；函数中要求打印运算结果，因此函数没有输出的结果，也就没有返回值类型，用void修饰。

【源代码】voidsum(inta,intb){printf(“%d+%d=%d”,a,b,a+b);}（2）无返回值、有参数的函数的定义。函数的定义-如何定义函数

【例6-3】定义一个函数，实现圆的周长和面积的运算，函数中打印运算结果，保留两位小数。

【解题思路】该函数要求计算圆的周长和面积，半径是未知的，，因此，可以将半径作为函数的形式参数；函数中要求打印运算结果，因此函数没有输出的结果，也就没有返回值类型，用void修饰。

（2）无返回值、有参数的函数的定义。

【源代码】voidcal(doubler){printf(“圆的半径为：%.2f”,3.14*r*r);printf(“圆的周长为：%.2f”,3.14*2*r);}函数的定义-如何定义函数

【例6-4】定义一个函数，判断一个整数的奇偶，打印出结果。

【解题思路】该函数要求判断整数的奇偶，该整数是未知的，因此，可以将整数作为函数的形式参数；函数中要求打印运算结果，因此没有输出的结果，也就没有返回值类型，用void修饰。（2）无返回值、有参数的函数的定义。

【源代码】voidjudge(inta){ if(a%2==0){ printf("%d是偶数",a); } else{ printf("%d是奇数",a); }}函数的定义-如何定义函数

【例6-5】定义一个函数，实现对一个整数数字的加密，加密规则为：（整数*8+256）/5-整数/2，并将加密结果以整数的形式返回。

【解题思路】函数要求对一个整数进行加密，该整数是未知的，可以将整数作为函数的参数；函数要求将加密运算的结果以整数的形式返回，因此函数有返回值，返回的结果要求是整数，返回值类型确定为整数类型。

（3）有返回值、有参数的函数的定义。

【源代码】intencrypt(intnum){ intresult=(num*8+256)/5-num/2; returnresult;}函数的定义-如何定义函数

【例6-6】定义一个函数，实现对学生成绩等级的判断。小于60分的为’D’；60-70之间的为’C’；70-90之间的为’B’；90分以上的为’A’，并将等级以字符的形式返回。

【解题思路】函数要求根据学生的成绩判断等级，成绩是未知的，可以将成绩作为函数的参数；最后需要将判断得到的等级以字符的形式返回，因此函数有返回值，返回的结果是字符，返回值类型确定为字符类型。（3）有返回值、有参数的函数的定义。函数的定义-如何定义函数

【例6-6】【源代码】charlevelJudge(doublescore){ if(score<60&&score>=0){ return'D'; } elseif(score>=60&&score<70){ return'C'; } elseif(score>=70&&score<90){ return'B'; } elseif(score>=90&&score<=100){ return'A'; } else{ return'N'; }}（3）有返回值、有参数的函数的定义。函数的定义-函数的声明

函数的声明与函数的定义的区别是，函数的声明没有函数体，函数头后面直接“；”结束。具体格式如下：

函数返回值类型函数名（参数列表）;

【例6-7】声明一个函数实现两个数的减法。

voidminus(inta,intb);函数的定义-函数的声明

注意：

（1）函数声明的作用是把函数的相关信息告知编译系统，编译程序时，编译系统检查被调用函数是否存在。与变量一样，函数也是需要先声明再使用。

（2）正是因为函数声明的作用，当函数的定义放在调用之前时，可以不进行函数声明；如果函数的定义放在调用之后，最好在调用之前进行声明，否则可能会因为调用函数时找不到函数，发生编译错误。

（3）函数声明中函数头的格式必须与函数定义中保持一致。

（4）函数的声明中，参数列表可以没有变量名，而只有数据类型的声明。

例如上面【6-7】实例中可以写为如下格式；

voidminus(int,int);函数的定义2函数的调用3函数的递归调用4函数的综合应用目录1函数的调用-函数调用格式

函数声明定义完毕，并不能执行功能，只有使用函数，才能发挥函数的作用。使用函数的过程称为函数的调用。调用函数的格式为：

函数名(实际参数列表)；函数的调用-函数调用格式

（1）函数如果有形式参数，调用函数需要传入实际参数，也就是形式参数的值，实参与形参必须一一对应。

如果没有形式参数，调用时也为空参。

例如上一个任务中，例【6-1】、【6-2】定义的函数，调用格式为：print();

sum(2,3);

（2）函数如果有返回值类型，说明函数有输出的结果，这个结果可以继续进行其他操作，比如直接打印，或者进行运算等等。

如果没有返回值类型，直接调用即可。函数的调用-函数调用格式函数中调用另一个函数的过程如下图6-1所示。fun1()函数执行过程中，调用fun2()函数，fun2()执行完毕，返回fun1()继续向下执行。函数的调用-函数参数传递

有参数的函数，定义时的参数为形式参数，简称形参。形参只是变量的声明，没有实际的数据，因此不占用内存。调用函数的时候需要对应形参，传入实际的参数，实参可以是常量、变量或者表达式等，但是必须有确定的值，而且形参与实参的数据类型、个数、顺序必须完全一致。

以上所述，对应函数定义的形参，调用时传入实参的过程称为参数的传递。

函数的调用-函数调用的应用

【例6-8】定义一个函数，打印出1到100之间的所有自然数，主函数中调用该函数。

【解题思路】该函数直接打印确定范围内的自然数，不需要输入数据，也没有返回结果，因此，函数的定义没有返回值类型、没有形式参数。主函数直接调用即可。1.没有返回值、没有形参的函数的调用。

【源代码】#include<stdio.h>voidprint(){ inti; for(i=1;i<=100;i++){ printf("%d",i); }}intmain(){ print(); //调用自定义的print()函数return0;}函数的调用-函数调用的应用1.没有返回值、没有形参的函数的调用。

【运行结果】123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100函数的调用-函数调用的应用

【例6-9】定义一个函数，打印出两个小数四则运算的各个结果。主函数中调用该函数。

【解题思路】该函数需要计算两个小数的运算结果，两个小数是未知的，需要输入给函数，作为形式参数；函数直接打印结果，因此没有返回值，也就没有返回值类型。主函数调用时，需要对应形参，传入实参。2.没有返回值、有形参的函数的调用。

函数的调用-函数调用的应用2.没有返回值、有形参的函数的调用。

【源代码】voidcal(doublea,doubleb){ printf("%.2f+%.2f=%.2f\n",a,b,a+b); printf("%.2f-%.2f=%.2f\n",a,b,a-b); printf("%.2f*%.2f=%.2f\n",a,b,a*b); printf("%.2f/%.2f=%.2f\n",a,b,a/b);

}intmain(){//调用自定义函数cal(doublea,doubleb) //注意：实参的顺序、个数、数据类型需要与形参一致//形参是两个double类型的小数，实参也必须是两个double类型的小数 cal(2.8,9.6);return0;}

【运行结果】2.80+9.60=12.402.80-9.60=-6.802.80*9.60=26.882.80/9.60=0.29函数的调用-函数调用的应用

【例6-10】自定义一个函数，实现n行，m列，某种符号的打印，n、m和具体符号未知，主函数中调用。

【解题思路】行、列、符号未知，因此函数需要输入三个数据，有三个形式参数；函数中直接打印，没有返回结果，函数定义没有返回值类型。主函数调用时，传入对应的实参。2.没有返回值、有形参的函数的调用。

函数的调用-函数调用的应用2.没有返回值、有形参的函数的调用。

【源代码】voidpr(inta,intb,charc){ inti,j; for(i=0;i<a;i++){ for(j=0;j<b;j++){

printf("%c",c); } printf("\n"); }}intmain(){//调用自定义函数pr(inta,intb,charc)//注意：实参的顺序、个数、数据类型需要与形参一致

pr(5,3,’$’);return0;}【运行结果】$$$$$$$$$$$$$$$函数的调用-函数调用的应用

【例6-11】自定义一个函数，计算圆的面积，返回结果，主函数中调用，打印面积的值。

【解题思路】该函数要计算圆的面积，需要知道半径的值，半径是未知的，函数需要输入数据，因此半径可以作为函数的形式参数；函数最终返回面积的结果，因此有返回值类型，类型是面积的数据类型。主函数调用时需要传入对应的实参，并且接收函数的结果，进行打印。3.有返回值、有形参的函数的调用。

函数的调用-函数调用的应用3.有返回值、有形参的函数的调用。

【源代码】doublecalArea(intr){ return3.14*r*r;}intmain(){ //调用函数doublecalArea(intr) //传入对应的实参， //形参为一个int类型的整数，实参是一个int类型的整数值 //函数有返回值类型double，需要用一个相同数据类型的double变量接收函数调用的结果 doublere=calArea(2); printf("圆的面积为：%.2f",re);//打印计算结果return0;}

【运行结果】

圆的面积为：12.56函数的调用-函数调用的应用

在一个函数调用另一个函数的过程中又调用另一个函数，这叫做函数的嵌套调用。

例如：自定义两个函数fun1()、fun2()，fun2()中调用fun1()，主函数中调用fun2()。voidfun1(){}voidfun2(){fun1();}intmain(){fun2();}

调用过程如下图6-2所示。4.函数的嵌套调用

图6-2函数嵌套调用的执行过程函数的调用-函数调用的应用

【例6-12】自定义一个函数visit()，遍历数组，打印元素的值；自定义一个函数showArray()，生成一个整型数组，然后调用visit()函数遍历数组。主函数调用showArray()函数。4.函数的嵌套调用

【源代码】#include<stdio.h>voidvisit(inta[]){ inti; for(i=0;i<10;i++){

printf("%d",a[i]);

} }voidshowArray(){ inta[10],i; for(i=0;i<10;i++){

a[i]=i;

}

visit(a);}intmain(){

showArray();return0;}【运行结果】0123456789函数的调用-宏定义函数

如果一个函数的功能可以用一个公式表达式来实现，比如求圆的面积、正方形周长、四则运算等，可以使用带参数的宏定义函数来简化代码。【例6-13】用带参数的宏定义计算圆的面积。【源代码】#include<stdio.h>#definePI3.14#defineS(r)PI*r*rintmain(){ doubler; printf("请输入圆的半径"); scanf("%lf",&r); doubles=S(r); printf("圆的面积为:%.2f",s);return0;}【运行结果】请输入圆的半径2圆的面积为:12.56函数的调用-宏定义函数1.带参数宏定义的格式：#define宏名(形式参数列表)字符串注意：宏名与常量一样，一般用大写字母表示；形式参数列表可以空参也可以由多个参数，多个参数之间用“，”分割；字符串需要使用参数列表中的各个形参。2.带参宏调用的一般形式宏名（实际参数列表）;注意：宏调用时，对实参表达式不做任何计算，而是直接用实参原样替代形参，形成新的表达式，然后再进行计算。函数的调用-宏定义函数【例6-14】用带参数的宏定义计算长方形的面积。【源代码】#include<stdio.h>#defineL(a,b)a*bintmain(){ doublea,b; printf("请输入长方形两个边长："); scanf("%lf%lf",&a,&b); doublel=L(a,b); printf("长方形面积为:%.2f/n",l);

printf("将两个边长各加上2，再次计算长方形面积"); l=L(a+2,b+2); printf("长方形面积为:%.2f/n",l);return0;}【运行结果】请输入长方形两个边长：23长方形面积为:6.00将两个边长各加上2，再次计算长方形面积长方形面积为:10.00函数的调用-宏定义函数

运行结果中，将两个边长各加上2后，计算的面积是错误的。因为宏调用时先原样替换再计算，因此L(a+2,b+2)，传参后的表达式由a*b变成a+2*b+2，如果运行时输入两个边长2和3，带入到新的表达式，运算结果为2+2*3+2=10。

想要执行正确的运算，只需要在宏定义的参数处加上小括号即可。

#defineL(a,b)(a)*(b)函数的定义2函数的调用3函数的递归调用4函数的综合应用目录1函数的递归调用-递归函数

一个计算过程，如果每一步的运算都需要用到前一步或前几步的结果，这个过程称为递归过程。用递归过程定义的函数为递归函数。递归函数的调用与普通函数不同，它会直接或者间接地调用自身。

使用递归函数解决问题，首先需要明确递归关系，也就是在什么条件下，如何实现自身的调用；其次就是找出递归结束的条件，即何时停止自身的调用。函数的递归调用-递归函数从计算1-n自然数之和的例子，来学习递归的原理和使用。

定义一个函数求1+2+3+...+n的和，编写程序如下。intsum(intn){ inti,sum=0; for(i=1;i<=n;i++){ sum+=i; } returnsum;}或者直接按照数学公式，计算出总和。intsum(intn){ returnn*(n+1)/2;}函数的递归调用-递归函数换一种思路，1+2+3+...+n=1+2+3+...+(n-1)+n，其实就是前n-1项的和再加上n。sum(n)是计算1+2+3+...+n，那么前n-1项的和就是sum(n-1)，因此得出结论sum(n)=sum(n-1)+n，但是这个公式是有应用条件的，也就是只有n>1的时候才成立，当n=1的时候，sum(1)=1。整理一下，求和过程可以描述为：函数的递归调用-递归函数由此，sum()函数的定义为如下形式：intsum(intn){ if(n==1){ return1; } else{ returnsum(n-1)+n; }}

在这个函数中，出现了returnsum(n-1)+n;该语句实现了对sum函数自身的调用，这就是函数的递归调用，这样定义的sum函数就是一个递归函数。函数的递归调用-递归函数

完整代码描述如下。#include<stdio.h>intsum(intn){ if(n==1){ return1; } else{ returnsum(n-1)+n; }}intmain(){ printf("%d",sum(4));return0;}运行结果：10函数的递归调用-递归函数分析一下函数的执行过程。当n=4时，开始递归调用：sum(4)=sum(3)+4;sum(3)=sum(2)+3;sum(2)=sum(1)+2;sum(1)=1;当n递归到1，计算sum(1)=1，再将上述过程反推回去：sum(2)=sum(1)+2=1+2=3;sum(3)=sum(2)+3=3+3=6;sum(4)=sum(3)+4=6+4=10;函数的递归调用-递归函数递归函数在实际开发中，用来解决某些数学问题非常简单方便。连续的运算，前后结果有关联、有规律可循，都可以使用递归解决。递归的代码比循环简洁，但是效率低于循环。下面通过两个典型的案例，进一步学习递归函数的应用。函数的递归调用-递归函数

【例6-15】计算n!。【解题思路】n!=1*2*3*...n=1*2*3...(n-1)*n，计算前n项的乘积，其实就是计算前n-1项的乘积再乘以n。定义一个函数fac(intn)来计算n!，fac(n)=fac(n-1)*n。但是在n>1的时候才可以应用此公式，当n=1时，fac(1)=1*1=1。函数的递归调用-递归函数

注意，该程序中的运算结果用int类型的变量存储，注意n的范围，当n的值大于31时，1*2*3*...*n的结果将超过int类型的表数范围，程序运行会出现异常。【源代码】#include<stdio.h>intfac(intn){ if(n==1){ return1; } else{ returnfac(n-1)*n; }}intmain(){ printf("%d",fac(4));return0;}【运行结果】：24函数的递归调用-递归函数

【例6-16】一只青蛙一次可以跳上一级台阶，也可以跳上2级，求该青蛙跳上10级的台阶总共有多少种跳法。【解题思路】台阶为1级时，有1种跳法；台阶为2级时，有2种跳法；台阶为3级时，有3种跳法；台阶为4级时，有5种跳法；台阶为5级时，有8种跳法；台阶为6级时，有13种跳法；台阶为7级时，有21种跳法；...总结规律：发现从3级台阶开始，跳法都是前面两种台阶的跳法之和。函数的递归调用-递归函数定义函数cal(intn)函数的递归调用-递归函数【源代码】#include<stdio.h>intjump(intn){ if(n==1){ return1; } elseif(n==2){ return2; } else{ return jump(n-1)+jump(n-2); }}intmain(){ printf("%d",jump(10));return0;}【运行结果】89函数的递归调用-变量的作用域变量是存储数据的基本单位，每个变量都有作用范围，称为变量的作用域。变量的作用域由其定义的位置决定，作用域之外访问变量是无效的。根据作用域的不同，变量可以分为局部变量和全局变量。函数的递归调用-变量的作用域

【例6-18】#include<stdio.h>intmain(){ inta=10; { intb=20; } printf("%d",b); printf("%d",a);return0;}

1.局部变量这个程序的main函数中定义了两个变量a,b，打印输出a和b的值，运行结果报错，原因是虽然两个变量都定义在main函数中，但是b又定义在了一个函数内部的代码块中，在代码块外部无法访问b。因此，局部变量的作用域实质上是距离它最近的一对大括号。只有在这一对大括号中，才可以访问该变量。函数的递归调用-变量的作用域

【例6-19】#include<stdio.h>intmain(){inta=10;{inta=20;printf("代码段中的变量a的值为%d\n",a);} printf("main函数中的变量a的值为%d\n",a);return0;}【运行结果】代码段中的变量a的值为20main函数中的变量a的值为10

1.局部变量main函数中定义了一个变量a，赋值10，该变量的作用域是整个main函数。函数中有一个代码段，代码段中又定义了一个变量a，赋值20，该变量的作用域是距离它最近的大括号，也就是这一个代码段。在各自的范围打印输出了各自的值。这说明，不同作用域的变量可以重名。函数的递归调用-变量的作用域

【例6-20】#include<stdio.h>voidfun(inta){ printf("%d",a);}intmain(){fun(5);return0;}自定义函数fun(inta)，有一个形式参数，该参数也是局部变量，作用域是整个fun()函数。

1.局部变量函数的递归调用-变量的作用域总结：①定义在函数中的变量是局部变量，作用域为距离它最近的一对大括号。②不同作用域的变量可以重名。③自定义函数中的形式参数也是局部变量，作用域为整个函数。

1.局部变量函数的递归调用-变量的作用域在所有函数外面定义的变量称为全局变量，它属于整个源程序，作用域为定义的位置开始到源程序结束。【例6-21】#include<stdio.h>inta=10;//全局变量aintmain(){ printf("变量a的值为%d\n",a);return0;}【运行结果】变量a的值为102.全局变量函数的递归调用-变量的作用域

【例6-22】#include<stdio.h>inta=10; //全局变量aintmain(){ inta=20; //局部变量a printf("变量a的值为%d\n",a);return0;}【运行结果】变量a的值为20说明：当全局变量与局部变量重名时，局部变量的值会覆盖全局变量。2.全局变量函数的递归调用-变量的作用域C语言中，可以用static关键字修饰局部变量和全局变量，称为静态变量。静态变量在编译时分配存储空间，若不进行初始化，默认初始值为1。静态局部变量的作用域与普通变量相同，都是距离它定义最近的一对大括号。但是存储周期不同，静态局部变量的值具有继承性，定义静态局部变量的函数被多次调用时，该变量的初值是上次调用函数结束时变量的值。3.static关键字函数的递归调用-变量的作用域【例6-23】#include<stdio.h>voidfunc(){ staticintnum1=0; intnum2=0; printf("num1=%d,num2=%d\n",++num1,++num2);}intmain(){ func(); func(); func();return0;}【运行结果】num1=1,num2=1num1=2,num2=1num1=3,num2=13.static关键字函数的定义2函数的调用3函数的递归调用4函数的综合应用目录1函数的综合应用

【例6-24】自定义函数实现如下功能：（1）用户输入n个数字，计算n个数字的总和（2）返回计算结果主函数中调用该函数，运行实现功能。【解题思路】要求用户输入n个数字，n是未知的，可以作为函数的输入，抽取为形式参数。函数中将计算结果返回，因此函数有返回值类型。函数的综合应用【源代码】#include<stdio.h>doublesum1(intn){ doublesum=0;//定义总和 inti;//循环次数 doublenum;//定义变量存储输入的数字 for(i=0;i<n;i++){//循环输入数字 scanf("%lf",&num); sum+=num;//每次输入数字加到总和sum中 } returnsum;//返回sum的值}intmain(){ printf("%.2f",sum1(3));

return0;}函数的综合应用

【例6-25】计算班级学生的C语言程序设计课程考试成绩的平均分。

【解题思路】首先需要确定班级人数，可以将班级人数作为函数的形式参数，也可以在函数中使用scanf()函数，让用户输入班级人数，我们采用第二种方式。班级人数输入之后，就确定了输入学生成绩的次数，每输入一个成绩，就加到总成绩中，循环结束，总成绩确定，最后计算平均成绩，返回结果。函数的综合应用【源代码】#include<stdio.h>doubleavgScore(){ printf("请输入班级人数："); intnum;//定义变量存储班级人数 scanf("%d",&num); printf("请输入成绩：\n"); doublescore,sum=0,avg;//定义变量存储学生成绩、总成绩、平均分 inti=0; while(i<num)