第8章函数--C语言程序设计(谭浩强第三版)讲解.ppt

1、第8章 函 数,概述 函数的定义 函数的返回值 函数的调用 函数参数及其传递方式,函数的嵌套与递归调用 数组作为函数参数 变量的存储属性 内部函数和外部函数,8.1 概述 模块化程序设计 基本思想：将一个大的程序按功能分割成一些小模块。 特点： 各模块相对独立、功能单一、结构清晰、接口简单 控制了程序设计的复杂性 缩短开发周期 避免程序开发的重复劳动 易于维护和功能扩充 开发方法: 自上向下，逐步分解，分而治之,C是模块化程序设计语言,C是函数式语言 必须有且只能有一个名为main的主函数 C程序的执行总是从main函数开始，在main中结束 函数不能嵌套定义,可以嵌套调用,函数分类 从用户角

2、度 标准函数（库函数）：由系统提供 用户自定义函数 从函数形式 无参函数:一般用来指定一组操作,可以带回或不带回函数值，但一般不带回函数值。 有参函数,使用库函数应注意： 1、函数功能 2、函数参数的数目和顺序，及各参数意义和类型 3、函数返回值意义和类型 4、需要使用的包含文件,8.2 函数的定义 一般定义格式,合法标识符,函数体,函数返回值类型 缺省int型 无返回值void,例 有参函数（现代风格） int max(int x,int y) int z; z=xy?x:y; return(z); ,例 无参函数 printstar( ) printf(“*n”); 或 printstar

3、(void ) printf(“*n”); ,例 有参函数（传统风格） int max(x,y) int x,y; int z; z=xy?x:y; return(z); ,例 有参函数（传统风格） int max(x,y) int x; int y; int z; z=xy?x:y; return(z); ,传统风格: 不提倡使用！,8.3 函数的返回值 返回语句 形式： return(表达式)； 或 return 表达式; 或 return; 功能：使程序控制从被调用函数返回到调用函数中，同时把返值带给调用函数 说明： 函数中可有多个return语句，但每次只能有一条被执行。 若函数类型与

4、return语句中表达式值的类型不一致，按前者为准，自动转换-函数调用转换 void型函数,例 无返回值函数 void swap(int x,int y ) int temp; temp=x; x=y; y=temp; ,printstar() printf(*); main() int a; a=printstar(); printf(%d,a); ,例 函数带回不确定值,输出：10,void printstar() printf(*); main() int a; a=printstar(); printf(%d,a); ,编译错误！,例 函数返回值类型转换,main( ) float a

5、,b; int c; scanf(%f,%f, ,8.4 函数的调用 调用形式 函数名(实参表); 说明： 实参与形参个数相等，类型一致，按顺序一一对应 实参表求值顺序，因系统而定（Turbo C 自右向左）,main() int i=2,p; p=f(i,+i); printf(%d,p); int f(int a, int b) int c; if(ab) c=1; else if(a=b) c=0; else c=-1; return(c); ,例 参数求值顺序,main() int i=2,p; p=f(i, i+); printf(%d,p); int f(int a, int b)

6、 int c; if(ab) c=1; else if(a=b) c=0; else c=-1; return(c); ,运行结果：0,运行结果：1,调用方式 函数语句： 例 printstar(); printf(“Hello,World!n”); 函数表达式： 例 m=max(a,b)*2; 函数参数： 例 printf(“%d”,max(a,b); m=max(a,max(b,c);,-函数说明 对被调用函数要求： 必须是已存在的函数 库函数: #include 用户自定义函数: 函数说明 函数说明 一般形式：函数类型 函数名(形参类型 形参名1,. ); 或 函数类型 函数名(形参类型

7、 ,. ); 作用：告诉编译器函数类型、参数个数及类型，以便检验 函数定义与函数说明不同 函数说明位置：函数内或外 下列情况下，可不作函数说明 若函数返值是char或int型，系统自动按int型处理 被调用函数定义出现在主调函数之前,例 函数说明举例,8.5 函数参数及其传递方式 形参与实参 形式参数：定义函数时函数名后面括号中的变量名 实际参数：调用函数时函数名后面括号中的表达式,例 比较两个数并输出大者,main( ) int a,b,c; scanf(%d,%d, ,说明： 实参必须有确定的值 形参必须指定类型 形参与实参类型一致，个数相同 若形参与实参类型不一致，自动按形参类型转换函数

8、调用转换 形参在函数被调用前不占内存;函数调用时为形参分配内存；调用结束，内存释放 实参对形参参数传递只与位置有关，与参数名字无关。,8.5 函数参数及其传递方式 形参与实参 形式参数：定义函数时函数名后面括号中的变量名 实际参数：调用函数时函数名后面括号中的表达式,例 计算x的立方,#include float cube(float x) return(x*x*x); main( ) float a, product; printf(Please input value of a:); scanf(%f, ,x,1.2,1.2,1.728,参数传递方式 值传递方式 方式：函数调用时，为形参分

9、配单元并将实参的值复制到形参中；调用结束时，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值 特点： 形参与实参占用不同的内存单元 单向传递,例 交换两个数,#include main() int x=7,y=11; printf(x=%d,ty=%dn,x,y); printf(swapped:n); swap(x,y); printf(x=%d,ty=%dn,x,y); swap(int a,int b) int temp; temp=a; a=b; b=temp; ,地址传递方式 方式：函数调用时，将数据的存储地址作为参数传递给形参 特点： 形参与实参占用同样的存储单元 “双向”传递 实参和形参

10、必须是地址常量或变量,swap(p1,p2) int *p1,*p2; int p; p=*p1; *p1=*p2; *p2=p; main() int a,b; scanf(%d,%d, ,例 交换两个数(函数参数为地址，指针部分讲),8.6 函数的嵌套与递归调用 嵌套调用 C规定：函数定义不可嵌套，但可以嵌套调用函数,例 求三个数中最大数和最小数的差值,#include int dif(int x,int y,int z); int max(int x,int y,int z); int min(int x,int y,int z); void main() int a,b,c,d; sc

11、anf(%d%d%d, ,int dif(int x,int y,int z) return max(x,y,z)-min(x,y,z); int max(int x,int y,int z) int r; r=xy?x:y; return(rz?r:z); int min(int x,int y,int z) int r; r=xy?x:y; return(rz?r:z); ,例 用弦截法求方程根,运行情况： Input x1,x2: 2,6 A root of equation is 5.0000,递归调用 定义：函数直接或间接的调用自身叫函数的递归调用,int f(int x) int

12、y,z; z=f(y); . return(2*z); ,说明 C编译系统对递归函数的自调用次数没有限制 每调用函数一次，在内存堆栈区分配空间，用于存放函数变量、返回值等信息。若递归次数过多，可能引起堆栈溢出。,例 : 有5个人坐在一起，问第5个人多少岁？他说比第个人大岁。问第个人岁数，他说比第个人大岁。问第个人，又说比第个人大岁。问第个人，说比第个人大岁。最后问第个人，他说是岁。请问第个人多大。,age（5）= age （4）+2 age（4）= age （3）+2 age（3）= age （2）+2 age（2）= age （1）+2 age（1）= 10 用数学公式表述如下： age（n

13、）= 10 （） age（n-1）+2 （）,求解两个阶段：第一阶段回推、第二阶段递推。 递推结束的终止条件:第1个人10岁,age(5) c=age(4)+2; return c;,age(int n) int c; if (n=1) c=10; else c=age(n-1)+2; return c; ,递归过程 跟踪分析： P172图8.11 P173图8.12,age(4) c=age(3)+2; return c;,age(3) c=age(2)+2; return c;,age(2) c=age(1)+2; return c;,age(1) c=10 return c;,c=10,

14、c=12,c=14,c=16,c=18,函数递归调用的过程： 递归过程：将原始问题不断转化为规模更小且处理方式相同的新问题。 回溯过程：从已知条件出发，沿递归的逆过程，逐一求值返回，直至递归初始处，完成递归调用。 递归算法解决问题的方式： 将初始问题转化为解决方法相同的新问题，而新问题的规模要比原始问题小；新问题又可以转化为规模更小的问题，这样处理问题直至最终归结到可以简单解决的问题递归的终结条件。,例 求n的阶乘,#include int fac(int n) int f; if(n0) printf(n0,data error!); else if(n=0|n=1) f=1; else f

15、=fac(n-1)*n; return(f); main() int n, y; printf(Input a integer number:); scanf(%d, ,递归的终结条件： n=0或n=1,求n!也可以用递归方法，即5!等于5 4! , 而4!43! ！。,8.7 数组作为函数参数 8.7.1 数组元素作函数实参值传递 数组元素可以作为函数的实参，与用变量作实参一样， 是单向传递，即“值传送”方式。,例 两个数组大小比较,n=0 m=0 k=0,a和b为有10个元素的整型数组 比较两数组对应元素 变量n,m,k记录aibi, ai=bi, aik,认为数组ab 若nk,认为数组a

16、b 若n=k,认为数组a=b,数组名作函数参数 地址传递 形参和实参必须均为数组名,且类型应一致 形参数组长度一般应小于或等于实参数组长度 形参数组大小(多维数组第一维)可不指定 形参数组名是地址变量,8.7.2 数组名作函数参数,用数组名作函数参数时，此时形参应当用数组名或用指针变量 。,例 求学生的平均成绩,#include float average(int stu10, int n); void main() int score10, i; float av; printf(Input 10 scores：n); for( i=0; i10; i+ ) scanf(%d, ,float

17、 average(int stu10, int n) int i; float av,total=0; for( i=0; in; i+ ) total += stui; av = total/n; return av; ,实参用数组名,形参用数组定义, int stu ,实质是实参数组和形参数组共享同一段内存单元,说明: 1、用数组名做函数参数时，应该在主调函数和被调函数中分别定义数组。如score是实参数组名，arr是形参数组名。 2、实参数组名和形参数组名必须一致（现都为float） 3、被调用函数中声明了形参数组的长度为10，实际上，指定形参数组长度不起任何作用。原因：C语言编译对形参

18、数组大小不做检查，只将实参数组的首元素的地址传递给形参数组名。 因此：形参数组名获得的是实参数组的首元素的地址。 形参数组首元素地址arr0和实参数组首元素score0 具有同一地址，他们共占用同一存储单元。 4、形参数组可以不指定大小，在定义数组时在数组名后面跟一个空的方括号。 为了方便被调用函数中处理数组元素的需要，可以另设一个形参，传递需要处理的数组元素的个数。如 aver=average(score,10); aver=average(score,5);,例 数组元素与数组名作函数参数比较,#include void swap2(int x,int y) int z; z=x; x=y

19、; y=z; main() int a2=1,2; swap2(a0,a1); printf(a0=%dna1=%dn,a0,a1); ,值传递,#include void swap2(int x) int z; z=x0; x0=x1; x1=z; main() int a2=1,2; swap2(a); printf(a0=%dna1=%dn,a0,a1); ,地址传递,例 数组元素与数组名作函数参数比较,实质是实参数组和形参数组共享同一段内存单元,数组名作函数实参时，传递的是实参数组首元素的地址。这样两个数组共占同一段内存单元。形参数组中各元素的值如发生变化会使实参数组元素的值同时引起变

20、化，上图很容易看出。这一点是与数组元素以及变量做函数参数的情况不同的，务请注意。,例 数组排序-简单选择排序,例 数组排序-简单选择排序,13,68,i=1,i=8,例 数组排序-简单选择排序,例 求二维数组中最大元素值,int max_value(int array34) int i,j,k,max; max=array00; for(i=0;imax) max=arrayij; return(max); main() int a34=1,3,5,7, 2,4,6,8,15,17,34,12; printf(max value is %dn,max_value(a); ,8.8 变量的作用域

21、-局部变量和全局变量,8.8.1局部变量-内部变量,1、定义：在一个函数(或复合语句) 内部定义的变量。 2、作用域：本函数(或复合语句) 它只在本函数范围(或复合语句)内有效，也就是说只有在本函数(或复合语句)内才能使用它们，在此函数以外是不能使用这些变量的。,3、说明 （1）形式参数是局部变量。 如f1中形参a，出了f1函数就无效。 （2）main中定义的变量只在main中有效，也是局部变量。 不能因为在main函数中定义就在整个文件或程序中有效。 main函数也不能使用其它函数中定义的变量。,8.8.1局部变量-内部变量,3、说明 （3）不同函数中的同名变量，占有不同内存单元，因此不会相

22、互影响,8.8.1局部变量-内部变量,3、说明 （4）复合语句中的变量,变量temp只在本复合语句中有效 离开该复合语句就无效，释放内存。,8.8.1局部变量-内部变量,8.8.2全局变量-外部变量,1、定义：在所有函数外部定义的变量。 全局变量可以为本文件中其他函数所共用。 2、作用域：从定义变量的位置开始到本源文件结束，及有 extern说明的其它源文件。,3、说明： （1）有效范围：从定义或有extern声明的位置开始，直至它所在源程序文件的结束。,3、说明： (2) 若外部变量与局部变量同名，则外部变量被屏蔽,运行结果：max=8,float average(float array,

23、int n) int i; float sum=array0; int max,min； /average( )中的局部变量 max=min=array0; for(i=1;imax) max=arrayi; else if(arrayimin) min=arrayi; sum+=arrayi; return(sum/n); main() int i; float ave,score10; float max=0,min=0; /主函数中的局部变量 ave=average(score,10); printf(max=%6.2fnmin=%6.2fn average=%6.2fn,max,min

24、,ave); ,3、说明： （3）可以利用全局变量增加函数之间传递数据的途径。,例：有一个一维数组，内放10个学生成绩，写一个函数，求出平均分、最高分和最低分。 思考： 为什么主程序打印出来的始终是max=0，min=0？ 如何改进？ 方法一： 引入全局变量 max,min,3、说明： （3）外部变量的使用增加了函数之间传递数据的途径。若一个函数需要返回两个或两个以上的计算结果时，可以使用外部变量传递数据。,引入全局变量max ，min 。全局变量有效范围为从定义变量的位置开始到本源文件结束。,float max,min; float average(float array, int n) i

25、nt i; float sum=array0; max=min=array0; for(i=1;imax) max=arrayi; else if(arrayimin) min=arrayi; sum+=arrayi; return(sum/n); main() int i; float ave,score10; /*Input */ ave=average(score,10); printf(max=%6.2fnmin=%6.2fn average=%6.2fn,max,min,ave); ,看出：aver通过return带回main函数。max和min是全局变量，是公用的，它们的值可以供各

26、函数使用，如果在一个函数中，改变了他们的值，在其他函数中也可以使用这个已改变了的值。 因此，设置全局变量的作用是为了增加函数间数据联系的渠道，之前已学参数传递。,函数average中和外部有联系的变量与外界的联系图,设置全局变量是双刃剑，建议不在必要时不要使用全局变量，原因： 全局变量在程序全部执行过程中占用存储单元，而不是在需要时再开辟 降低了函数的通用性、可靠性，可移植性 若使用过多，很难判断出全局变量的当前值， 因此降低程序清晰性，容易出错 一般还是 采用“实参形参”的渠道和外界联系。,外部变量的使用增加了函数之间传递数据的途径。若一个函数需要返回两个或两个以上的计算结果时，可以使用外部

27、变量传递数据。,8.9 变量的存储类别 引言 变量是对程序中数据的存储空间的抽象,编译或函数调用时为其分配内存单元,10,程序中使用变量名对内存操作,在语言中每一个变量和函数有两个属性： 数据类型和数据的存储类别。,静态变量：存储在静态存储区的变量。 在程序运行期间分配固定的存储空间不释放 生存期：从程序开始执行到程序结束 动态变量：存储在动态区的变量。 在程序运行期间根据需要临时分配存储空间，离开即释放 生存期：从包含该变量定义的函数开始执行至函数执行结束,8.9 变量的存储类别,存储类别：指 变量、函数等存储的方式和位置。 存储器类型：寄存器、静态存储区、动态存储区,变量的存储类型 aut

28、o -自动型 register-寄存器型 static -静态型 extern -外部型 变量定义格式: 存储类型 数据类型 变量表;,如: int sum; auto int a,b,c; register int i; static float x,y;,auto（自动）变量 没有声明为static的局部变量都属于此类。 如：函数中的形参和在函数中定义的变量(包括在复合语句中定义的变量)。 存储特性：存储在动态存储区。 调用时自动动态分配存储空间。调用结束后自动释放存储空间。,例如： int f(int a) *定义f函数，a为形参 * auto int b,c=;/*定义、为自动变量 *

29、 执行完f后，自动释放a、b、c所占的内存。 auto int b, c=和int b, c=等价。,register（寄存器）变量 只有auto变量与形式参数可以作为register变量 register变量和auto变量不同之处在于register变量存放在CPU的寄存器中，因此比auto变量存取速度快。通常将频繁使用的变量放在寄存器中，以提高程序执行速度 不能对寄存器变量使用取地址运算符 increment(); increment(); increment(); void increment(void) int x=0; x+; printf(“%dn”,x); ,练习 局部静态变量值

30、具有可继承性,运行结果：1 1 1,main() void increment(void); increment(); increment(); increment(); void increment(void) static int x=0; x+; printf(“%dn”,x); ,运行结果：1 2 3,#include void main（） int f(int); int a=2,i; for (i=0;i3;i+) printf(“%d”,f(a); int f(int a) auto int b=0； int c=3； bb+1; cc1; return(a+b+c); ,例 教

31、材8.7 考察静态局部变量的值。,#include void main（） int f(int); int a=2,i; for (i=0;i3;i+) printf(“%d”,f(a); int f(int a) auto int b=0； static int c=3； bb+1; cc1; return(a+b+c); ,结果：7，8，9,b、c是自动变量，函数调用结束后， b、c的存储空间释放。 再一次调用， b、c重新赋值。,c是静态局部变量，在整个程序运行期间，c的空间都不释放，函数调用结束后后，c的值仍保留 再一次调用， c的值为保留的值。,结果：7，7，7,例 教材88 输出到

32、的阶乘值。 #include void main（） int fac（int n）; int i； for (i=0;i5;i+) printf（“%d!=%dn”,i, fac（i）； int fac（int ） static int ； *； （）； ,extern声明（外部）变量 全局变量都是存放在静态存储区中的。因此它们的生存期是固定的，存在于程序的整个运行过程。 全局变量是在函数的外部定义的，它的作用域是从变量的定义处开始，到本程序文件的末尾。 采用extern可以扩充全局变量的作用域。 外部变量定义与外部变量声明不同,extern char c1,c2;,extern char c

33、1,c2;,extern对全局变量作用域的扩展,1. 在一个文件内引用定义在后面的外部变量需extern声明,例：教材820 用extern声明外部变量，扩展它在程序文件中的作用域。 #include void main() int max(int,int); extern A,B; *外部变量声明* printf(%dn,max(A,B); int A=13,B=-8; *定义外部变量* int max(int x,int y) *定义函数 * int z; z=xy?x:y; return(z); ,2. 在多文件的程序中，引用其它文件中的外部变量需extern声明,例,用extern将外

34、部变量的作用域扩展到其他文件。,例:教材8.21，输出a b和a的m次方,文件file2.c中extern a;声明在本文件中出现的变量a为一个已经在别的文件中定义的外部变量，本文件将不再为它分配内存。本来a的作用域为file1.c，现在用extern A将它作用域扩大到file2.c,3. 用static将外部变量的作用域限制在本文件中 在程序设计中,某些外部变量只限于被本文件引用，而不能被其他文件引用。这时可以在定义外部变量时加一个static声明。,file1.c static int a; void main ( ) ,file2.c extern int a; void fun (i

35、nt n) a=a*n; ,，无法引用file1.c中的a变量,例如：,变量存储类型,局部变量默认为auto型 register型变量个数受限,且不能为long, double, float型 局部static变量具有全局寿命和局部可见性 局部static变量具有可继承性 extern不是变量定义,可扩展外部变量作用域,归纳：变量的属性 数据类型：变量是对程序中数据的存储空间的抽象（操作属性） 存储属性 存储器类型：寄存器、静态存储区、动态存储区,作用域：变量在某范围内有效-局部变量与全局变量 函数作用域、函数原型作用域、文件作用域 生存期：变量在某一时刻存在-静态变量与动态变量,例 变量的寿

36、命与可见性,#include int i=1; main() static int a; register int b=-10; int c=0; printf(-Main-n); printf(i:%d a:%d b:%d c:%dn,i,a,b,c); c=c+8; other(); printf(-Main-n); printf(i:%d a:%d b:%d c:%dn,i,a,b,c); i=i+10; other(); ,other() static int a=2; static int b; int c=10; a=a+2; i=i+32; c=c+5; printf(-Other-n); printf(i:%d a:%d b:%d c:%dn,i,a,b,c); b=a; ,-Main- i:1 a:0 b: