C语言程序设计教程课件 第6章-函数与宏定义

第6章函数与宏定义第6章函数与宏定义本章主要内容1.函数的概念

①函数的声明和调用②函数的传值方式2.变量的作用域和存储类型3.内部函数与外部函数4.递归函数的设计和调用5.预处理6.综合范例6.1函数的概念模块化程序设计的核心：函数设计。

重要概念：①把解决问题的方案设计成一个个独立的模块；②程序通过调用模块功能来解决问题。③这些模块通过函数来实现，又称为函数模块。

④每一个函数具有独立的功能，程序通过各模块之间的协调工作完成复杂的程序功能。6.1函数的概念

C语言的函数分为两类：①系统定义的标准函数，又称为库函数。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<头文件名>命令将库函数信息包含到本程序中。常用的库函数请查阅附录C。②自定义函数。按功能要求设计和定义函数，设计规则：功能单一化。

C语言程序设计的核心之一：自定义函数。6.1函数的概念6.1.1函数的定义

自定义函数的形式：[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){

<函数语句体>

}

1.[存储类型符]指的是函数的作用范围，只有两种形式：static和extern。

static说明的函数称为内部函数，只能作用于其所在的源文件，

extern说明的函数称为外部函数，可被其他源文件中的函数调用。

缺省情况为extern。说明6.1函数的概念[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){

<函数语句体>

}2.[返回值类型符]指的是函数体语句执行完成后，函数返回值的类型。如int，float，char等。

若函数无返回值，则用空类型void来定义函数的返回值。

默认情况为int型（有些编译器不支持默认情况）。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。说明6.1函数的概念4.[形参说明表]是一系列用逗号分开的形参变量说明。如：intx,inty,intz表示形参变量有3个：x,y,z。类型都是int型的。

注意：不能直接写成：intx,y,z。5.在古典式函数定义中，[形参表]只要形参名，不要类型名。

如：x,y,z表示形参变量有3个。形参的类型通过形参说明语句说明。

如：intx,y,z。

[形参说明表]或[形参表]都可以缺省，缺省时表示函数无参数。[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){

<函数语句体>

}说明6.1函数的概念6.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。

函数返回语句通常用返回语句来结束函数的调用。

两种形式的返回语句：①函数无返回值的情况

return;②函数有返回值的情况

return(表达式的值);[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){

<函数语句体>

}说明6.1函数的概念例如，编写自定义函数abs_sum()，求两个任意整数的绝对值的和。intabs_sum(intm,intn){

if(m<0)

m=−m;

if(n<0)

n=−n;

return(m+n);}或直接调用系统函数来实现：intabs_sum(intm,intn){

return(abs(m)+abs(n))；}注意：函数abs()的声明在头文件math.h。6.1函数的概念6.1.2函数的声明和调用

通常情况下，自定义的函数在使用之前要先进行函数声明，才能在程序中进行函数调用。1．函数声明

函数声明语句的形式：

[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]);如：intabs_sun(intm,intn);2．函数调用

函数定义好后，若不通过函数调用，不会发挥任何作用。

函数调用是通过函数调用语句来实现的。①函数无返回值情况：

函数名([实参表]);6.1函数的概念②函数有返回值的情况：

变量名＝函数名([实参表]);注意：变量名的类型必须与函数的返回值类型相同。

函数调用时，会去执行函数中的语句内容，函数执行完毕后，回到函数的调用处，继续执行程序中函数调用后面的语句。例如：

…

intx=5,y=−10;

intz;

…

z=abs_sum(x,y);

/*函数调用*/

…6.1函数的概念6.1.3函数的传值方式函数传值的4个要点：①对于带有参数的函数，调用函数时，将实参表中每一个实参的值对应地传递给每一个形参变量；②形参变量接收到实参传来的值后，会在内存临时开辟新的空间，保存形参变量的值；③函数执行完毕时，释放临时开辟的内存空间；④形参的值在函数中不论是否发生变化，实参变量的值均不会发生变化。

自定义函数在程序中的使用方式有两种形式：①先进行函数声明，再进行函数调用，函数定义放在main函数的后面。②先定义函数，再调用函数(不需要在调用前函数声明)。6.1函数的概念例1：编写程序，通过调用函数intabs_sum(inta,intb)，求任意两个整数的绝对值的和。第1种形式：先进行函数声明；

再进行函数调用；

最后给出函数定义。/*example6_1.c*/#include<stdio.h>intabs_sum(intm,intn);/*函数声明*/intmain(){intx,y,z;scanf("%d%d",&x,&y);

z=abs_sum(x,y);/*函数调用*/printf("|%d|+|%d|=%d\n",x,y,z);return0;}intabs_sum(intm,intn)/*函数定义*/{if(m<0)m=-m;if(n<0)n=-n;returnm+n;}6.1函数的概念第2种形式：先定义函数；

再调用函数。

(不需要在调用前函数声明)

思考：

1.怎样求任意3个整数的绝对值之和？

参考答案：example6_2.c

2.怎样求任意2个数的乘积？

参考答案：example6_3.c/*example6_1a.c*/#include<stdio.h>intabs_sum(intm,intn)/*函数定义*/{if(m<0)m=-m;if(n<0)n=-n;returnm+n;}intmain(){intx,y,z;scanf("%d%d",&x,&y);

z=abs_sum(x,y);/*函数调用*/printf("|%d|+|%d|=%d\n",x,y,z);return0;}6.1函数的概念重要概念函数传值调用的性质：实参的值在函数调用前和函数调用后不会发生变化。如有程序：

分析程序的运行结果。

/*传值调用示例：*/#include<stdio.h>voidexchange(inta,intb){ inttemp; printf("3---a=%d,a=%d\n",a,a); temp=a; a=b; b=temp; printf("4---a=%d,a=%d\n",a,a);}intmain(){ intx=10,y=20; printf("1---x=%d,y=%d\n",x,y);

exchange(x,y);

/*函数调用*/ printf("2---x=%d,y=%d\n",x,y);return0;}6.2变量的作用域和存储类型

根据变量的作用域不同，可分为局部变量和全局变量两种。1．变量的作用域变量的作用域：变量起作用的范围。①局部变量：在函数内部或某个控制块的内部定义的变量。

局部变量的作用域：函数内部。

作用：增强了函数模块的独立性。②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：从该变量定义的位置开始，直到源文件结束。

作用：在同一文件中，所有函数都可以引用全局变量。增强了各函数间数据的联系。

局部变量和全局变量的作用域如图所示：6.2变量的作用域和存储类型例2：阅读程序【例6-4】的程序，

了解变量作用域。

请注意区分局部变量和全局变量的作用域。思考和分析程序：example6_4.c6.2变量的作用域和存储类型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3部分组成。

变量的存储类型：auto、register、static和extern4种。①auto型变量存储在内存的动态存储区；②register型变量保存在寄存器中；③static型和extern变量存储在静态存储器。6.2变量的作用域和存储类型

局部变量的存储类型默认值为auto型。

全局变量的存储类型默认值为extern型。注意：①一般情况下，常用auto型register型定义局部变量。

②static型既可作为局部变量，又可作为全局变量。作为局部变量时，局部变量的值将被保留，若定义时没有赋初值，则系统会自动为其赋0值；作为全局变量时，其有效范围为它所在的源文件，其他源文件不能使用。6.2变量的作用域和存储类型例3：设计一个函数：longfac(intn)，用来计算正整数的阶乘，编写程序进行测试。分析：由于计算机对变量的字节长度分配有限，整型变量的最大值是一定的，因此，目前计算整数的阶乘只能针对较小的整数。假定要计算1～5的阶乘。

算法的核心思想：对于任意正整数n，如果知道(n−1)!，则n!=n×(n−1)!。可在函数中定义一个static型变量，用来保存每一次阶乘的计算结果。6.2变量的作用域和存储类型程序如下：/*example6_5.c*/#include<stdio.h>longfac(intn)/*计算n!的函数*/{staticintf=1;f=f*n;returnf;}intmain(){inti;for(i=1;i<=5;i++)

printf("%d!=%ld\n",i,fac(i));return0;}6.2变量的作用域和存储类型

思考：1．这个程序能计算任意正整数的阶乘值吗？为什么？2．如果不用循环，能否直接求出某个整数的阶乘？6.3内部函数与外部函数

自定义的函数有两种：内部函数和外部函数。1．内部函数若函数的存储类型为static型，则称其为内部函数（内部函数又称为静态函数），它表示在由多个源文件组成的同一个程序中，该函数只能在其所在的文件中使用，在其他文件中不可使用。

内部函数的声明形式：

static<返回值类型><函数名>(<参数>);例如：

staticintSelffile()；2．外部函数若函数的存储类型定义为extern型，则称其为外部函数，它表示该函数能被其他源文件调用。

函数的默认存储类型为extern型。6.3内部函数与外部函数例4：外部函数的应用示例。下面的程序由3个文件组成：file1.c、file2.c、example6_6.c。

在file1.c、file2.c中分别定义了两个外部函数；在example6_6.c中可以分别调用这两个函数。1．file1.c/*file1.c外部函数定义*/externintadd(intm,intn){return(m+n);}2．file2.c/*file2.c外部函数定义*/externintmod(inta,intb){return(a%b);}6.3内部函数与外部函数3．example6_6.c/*example6_6.c调用外部函数*/#include<stdio.h>externintmod(inta,intb); /*外部函数声明*/externintadd(intm,intn); /*外部函数声明*/intmain(){intx,y,result1,result2,result;printf("Pleaseenterxandy:\n");scanf("%d%d",&x,&y);result1=add(x,y); /*调用file1中的外部函数*/printf("x+y=%d\n",result1);<见后页>6.3内部函数与外部函数<接前页>if(result1>0)

result2=mod(x,y); /*调用file2中的外部函数*/result=result1-result2;printf("mod(x,y)=%d\n",result2);printf("(x+y)-mod(x,y)=%d\n",result);return0;}

思考和分析程序的运行结果。6.3内部函数与外部函数

关于程序的几点说明(1)在程序file1.c、file2.c中的函数定义可以不需要extern加以说明，默认为外部函数。(2)在example6_6.c中对外部函数的声明也可以不用extern加以说明，默认为外部函数。(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。(4)由多个源文件组成一个程序时，有3种连接方式：①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），然后用连接命令把多个.obj文件连接起来。

Turboc的连接接命令为tlink

例如：tlinkexample6_6.obj+file1.obj+file2.obj

结果：生成一个example6_6.exe文件。6.3内部函数与外部函数②建立项目文件（.prj后缀或.dsw后缀），具体操作可参阅各种C语言集成开发环境说明。③使用文件包含命令。请参阅本章6.6节。(5)如果将file1.c或file2.c中的extern改成static，则主程序在编译时无法通过。(6)在程序file1.c或file2.c中，也可以互相调用其外部函数。6.4递归函数的设计和调用

函数的嵌套调用：函数中的语句可以是对另一个函数的调用。

函数嵌套调用的过程如图所示：

嵌套调用属于一种线性调用关系，函数执行完成后，返回到原调用点，继续执行函数调用下面的语句。6.4递归函数的设计和调用

函数的递归调用两种递归形式：直接递归调用和间接递归调用。①直接递归调用

直接递归：

函数直接调用自身函数。②间接递归调用

间接递归：

函数互相调用对方函数。

递归形式：6.4递归函数的设计和调用

可能出现的陷阱

递归调用陷入无限递归状态。

递归的限制并不是所有的问题都可以设计成递归函数。为了避免错误的发生，对于递归函数的设计，有严格的数学模型。

递归函数的条件递归函数模型在数学上必须具备以下两个条件。①问题的后一部分与原始问题类似。②问题的后一部分是原始问题的简化。

难点递归函数设计的难点是建立问题的数学模型，有了正确的递归数学模型，很容易写出递归函数。6.4递归函数的设计和调用例5：编写程序，要求从键盘输入一个正整数n，计算n!。分析：n!的数学表达式为：显然，它满足数学上对递归函数的两个条件：①(n−1)!与n!是类似的；②(n−1)!是n!的简化。可用递归函数longfac(intn)实现求n!。6.4递归函数的设计和调用

函数longfac(intn)的算法流程图及函数实现如图所示：

思考和分析程序：example6_7.c6.4递归函数的设计和调用例6：Fibonacci数列的组成规律为：0，1，1，2，3，5，8，13，21，…。

编写程序，求Fibonacci数列第i项的值(0≤i≤40)。分析：数列的组成规律为：第1项为0，第2项为1，从第3项开始，数列每1项的值为前两项的和。Fibonacci数列用数字模型表达为：fibonacci(1)=0(i=1)fibonacci(2)=1(i=2)fibonacci(i)=fibonacci(i−1)+fibonacci(i−2)(i=3,4,5,…)从第3项开始，该Fibonacci数列的数学表达式满足递归函数的两个必要条件，设计递归函数longfibonacci(intn)来求得数列中第n项的值。6.4递归函数的设计和调用

函数longfibonacci(intn)的算法流程图：

思考程序存在的缺陷：

提示：①只能求出指定项的值；②对输入的值没有限制；……函数程序：longfibonacci(intn){if(n==1||n==2)returnn-1;elsereturnfibonacci(n-1)+fibonacci(n-2);}

程序的参考答案：example6_8.c6.5预

处

理

预处理的作用：向编译系统发布信息或命令，告诉编译系统在对源程序进行编译之前应做些什么事。

所有编译预处理都是以“#”号开头，单占源程序中的一行，放在源程序的首部。

编译预处理不是C语句，行未不必加分号。

C语言提供的预处理指令主要有3种：

宏定义、文件包含和条件编译。6.5预

处

理6.5.1宏定义

两种宏定义：不带参数的宏和带参数的宏。

宏定义的作用：简化程序的书写。1．不带参数的宏

定义形式：

#define宏名

字符串说明：①define是关键字，表示宏定义。②宏名用标识符表示，为区别于变量，宏名一般采用大写字母。如：#definePI3.14159③宏的作用：将程序中的宏名用字符串替换。④宏名的有效范围是从定义命令之后，直到源程序文件结束，或遇到宏定义终止命令#undef为止。例7：阅读程序example6_9.c，了解不带参数的宏的作用。6.5预

处

理2．带参数的宏

定义形式：

#define宏名(参数表)字符串说明：①字符串应包含有参数表中的参数。②宏替换时，将字符串中的参数用实参表中的实参替换。例8：阅读程序example6_10.c，了解带参数的宏定义的作用。分析程序运行结果。

特别提示：

有参数的宏定义与函数是完全不同的两个概念。6.5预

处

理6.5.2文件包含

将另一个文件的全部内容包含到程序中，编译时，用包含文件的内容取代该预处理命令。

文件包含命令的一般形式：

#include<包含文件名>或：#include"包含文件名"注意：①include是命令关键字，一个include命令只能包含一个文件。②<>表示被包含文件在标准目录（include）中。③""表示被包含文件在指定的目录中，若只有文件名不带路径，则在当前目录中，若找不到，再到标准目录中寻找。④包含文件名可以是.c源文件或.h头文件，如：

#include<stdio.h>

#include"myhead.h"

#include"D:\\myexam\\myfile.c”6.5预

处

理

文件包含的作用：①将多个源文件拼接在一起。如：有文件file2.c，其内容都是自定义的函数。另有文件file1.c，该文件有main函数。如果在file1.c程序中要调用file2.c中的函数，可采用文件包含的形式：#include"file2.c"②在对file1.c进行编译时，系统会用file2.c的内容替换掉文件包含命令#include"file2.c"，然后再对其进行编译。③要注意区分外部函数与文件包含的区别。它们都是可以在某个程序中用到另一个文件中的函数，但使用的方法有所不同。6.5预

处

理6.5.3条件编译及其他条件编译：对程序源代码有选择地进行编译。

ANSI标准定义的C语言预处理命令：

#error

#if

#else

#elif

#endif

#ifdef

#ifndef

#line

#pragma条件编译命令阅读教材6.6综合范例例7：编写函数longexp(inta,intb)，计算a的b次幂(ab)。要求a与b的值均为大于零的正整数(a>0,b>0)。

分析：

要计算ab，实际上是计算b个a相乘；

例如：23=2×2×2；54=5×5×5×5；

很显然，满足递归算法；

实际算法设计可以是非递归算法也可以是递归算法。

思考和分析[例6-13]的程序：

example6_13.c--------非递归算法example6_13a.c--------递归算法6.6综合范例例8：编写程序，从键盘输入一个正整数number，通过函数intreverseDigits(intnumber)将number的数字反向返回。为简单起见，number的取值范围为1～9999。例如：整数：4629，函数的返回值：9264；

整数：3027，函数的返回值：7203。程序以输入−1作为结束。分析：问题的核心是将数字number反向后，返回一个新的数reverse。算法关键：分离number的每1位数字；使number的最低位成为reverse的最高位。6.6综合范例函数intreverseDigits(intnumber)的算法流程如图所示：

程序参考答案：

example6_14.c是否还有其他算法？思考6.6综合范例例9：编写程序，求方程f(x)=ax2+bx+c在某区间的定积分：。为了程序的通用性，要求从键盘输入方程f(x)的系数a、b和c的值以及积分区间的上下限upper、lower的值。分析：积分的结果为图(a)所示阴影部分的平