第07章-函数与变量作用域

1、2020/6/24,1,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。,2020/6/24,2,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,2020/6/24,3,7.1* 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。,2

2、020/6/24,4,(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。,2020/6/24,5,2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

3、：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,2020/6/24,6,(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。,2020/6/24,7,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

4、回值： 2个整数中的较大数 */ int max( int n1, int n2) /*函数定义 */ return ( n1 n2 ? n1 : n2)； /*/ void main( void ) int max(int n1, int n2)； /*对被调用函数进行说明*/ int num1,num2； printf(input two numbers: )； scanf(%d%d, ,2020/6/24,12,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、/6/24,13,2、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。,2020/6/24,14,(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

6、量max。,2020/6/24,15,(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();” 。,2020/6/24,16, 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，“

7、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）。,2020/6/24,17,7.1.3 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。,2020/6/24,18,执行案例7.1时的参数传递： int max( int n1, int n2) return ( n1 n2 ? n1 : n2)； main( ) int max(int n1, int n2)；

8、int num1,num2； printf(input two numbers: )； scanf(%d%d, /*调用函数sum( )*/ void sum(int num) sum += factor (loop); /*求累计和*/ long factor (int num) /*求num的阶乘*/ ,2020/6/24,24,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

9、之，谁调用，返回到谁的断点继续执行。,2020/6/24,25,7.2.2 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。,2020/6/24,26,long factor( int num ) long fact; if( num 1) fact = factor( num 1 ) * num;

10、 else fact = 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,2020/6/24,27,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( num 1)” 。 返回,2020/6/24,28,7.3 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

11、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。,2020/6/24,29,7.3.1 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。,2020/6/24,30,7.3.2 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

12、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 )；,2020/6/24,31,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)：,2020/6/24,32, /*外部函数说明*/ extern void addition(int n1, int n2); extern void subtraction(in

13、t n1, int n2); extern void multiplication (int n1, int n2); extern void division(int n1, int n2); extern void remainder(int n1, int n2); void main() ,2020/6/24,33,7.3.3 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：,2020/6/24,34,（1）分别编译、一并

14、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。,2020/6/24,35,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*/ #include case75_2.c #include case75_3.c #include case75_4.c #include ca

15、se75_5.c #include case75_6.c void main( ) 返回,2020/6/24,36,7.4* 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”。,2020/6/24,37,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，

16、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。,2020/6/24,38,案例 内部变量的应用。 void main( ) void sum(int num); int num = 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*/ getc

17、h(); void sum(int num) int i; 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*/ ,2020/6/24,39,7.4.2 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。,2020/6/24,40,案例7.6 设计一个函数cuboid（

18、int length, int width, int height）（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 (int length, int width, int height)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：,2020/6/24,41, long area1, area2, area3; /*定义3个外部变量，用于数据共享*/ long cuboid (int length, int width, int height); /*函数说

19、明*/ void main( ) volume = cuboid (length, width, height); printf(n volume = %ld, area1 = %ld, area2 = %ld, area3 = %ld , volume, area1, area2, area3); ,2020/6/24,42,long cuboid (int length, int width, int height) long volume; volume = length * width * height; /*计算体积*/ area1= length * width; /*计算3个面的

20、面积*/ area2= width * height; area3= length * height; return( volume); /*返回体积值*/ ,2020/6/24,43,3、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。,2020/6/24,44,(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，

21、不要使用外部变量。,2020/6/24,45,案例 内部、外部变量的同名应用。 int len=3, width=4, high=5； int vs(int len, int width) int vol； vol = len * width * high；/*引用外部变量high*/ return v； main() int len=5； printf(len=%d, width=%d, high=%d , vol=%d, len, width, high, vs(len, width)； ,len = ? width = ?,len = ?,2020/6/24,46,7.4.3 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,2020/6/24,47,7.5