第6章 函数与宏定义.ppt

1、,C程序由一个主函数main()和任意个函数组成。由主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用，且同一函数可以被一个或多个函数调用任意次。以此完成下面两个功能：,（1） 使程序具有“ 积木”功能。(模块化),（2） 使程序具有“重构”功能,main() a() b() c() ,a() a1() b() b1() b2() c() c1() ,a1() b1() b2() c1() ,1) 除main外, 其它为标准库函数、用户自定义函数, 标准库函数：由系统提供，用户可调用。 用户自定义函数：由用户按语法规则编写。,C程序由一个main和任意个函数组成。,在C语言中，函数的含义不是数学中的函

2、数关系，而是一个处理。它可以进行数值运算、信息处理、控制决策，即把一段程序的工作放在函数中进行。,2) 除main函数外,其它函数可相互调用,3)函数不可嵌套定义,具有全局性、平行性,4)函数分为有参与无参函数,5)程序从main开始执行,最后又回到main函 数结束。,库函数简介,系统自带的标准库函数根据不同的功能作用放在不同的头文件中。,stdio.h 用于标准输入/输出 math.h 用于数学计算 ctype.h 用于字符处理 string.h 用于字串处理 time.h 用于时间/日期的处理 dir.h 用于控制目录和路径 graphics.h 用于图形操作,dos.h,bios.h,

3、 用于接口处理,库函数的作用,（1） 使程序更具有“ 独立性”和“ 可移植”性。,（2） 使用时只需在程序的开头加上一条语句：,#include ,根据使用的函数来确定,（3） 使程序具有“ 模块化”。,6.1 函数概念,6.1.1 函数定义,存储类型符 类型标识符 函数名(形参列表),形参说明, 说明部分 执行部分 ,存储类型符 类型标识符 函数名(形参说明表), 说明部分 执行部分 ,例 : 求二数之最大值 int max (x, y) int x, y; int z; z=xy? x:y; return (z)； ,本函数中出现了return, 语句，其返回值一般与函数类型一致.,int

4、 max (int x,int y) int z; z=xy? x:y; return (z)； ,6.1.2 函数声明和调用,调用函数时应对被调用函数进行声明(说明)，使系统知道本函数将要用到某个函数及它的类型，以便主调函数值作处理。(函数名相当于一变量,但应有所区别),函数声明的一般形式： 存储类型符返回值类型符 函数名( 形参说明表); 如： int min(int x,int y);,一、 函数的声明,例: 求二实数之和。 main ( ) float add( ); float a, b, c； scanf(%f, %f, ,函数声明,以下几种情况可省略对被调函数的声明：,(1) 当

5、返回值为整型、字符型。,(2) 在调用之前定义函数。,(3) 在整个文件的开头定义函数。,（1）无返回值的情况 函数名(实参表列); （2）有返回值的情况 变量名函数名(实参表列);,二、 调用方式,例:,int max (int x, int y) int z; z=xy? x:y; return (z)； ,main( ),int a, b, c;,scanf(%d, %d, ,c=max(a, b);,printf(max=%dn, c); ,上例函数调用中参数传递过程为：,c=max(a, b); 在main主函数中,max(x, y),int x, y;, int z;,z=xy?

6、x:y;,return(z);,a,b,c,x,y,z,10,15,15,10,15,15,例 阅读下列程序，写出运行结果,swap(x, y),int x, y；,int t;,t=x; x=y; y=t;,printf(x=%d, y=%dn, x, y);,main( ), int a, b;,scanf(%d, %d, ,if (ab) swap(a, b);,printf(a=%d, b=%dn, a, b); ,a,b,x,y,t,15,19,15,19,15,19,15,函数被调用时，临时分配单元给形参,调用完毕， 这些单元被释放。,实参: 出现在调用函数中的参数。,形参: 出现

7、被调用函数中的参数。,6.1.3 函数传值方式,一、 函数参数,实参可为表达式, 其传递为值传递。,实参可为常 量、变量或表达式，实参与形参类型必须一致。,在被定义的函数中，必须指定形参的类型，可在形参说明部分说明，也可在形参表列中说明。如,如：int max(int x, int y), ,注：,二、函数返回值语句,或 return 表达式;,通过函数调用使用函数能得到一个确定的值，这就是函数的返回值。,说明： (1) 函数的返回值由return获得；一个函数中可以有一个以上的return语句，执行到哪一个return语句，则哪一个语句起作用。,return (表达式);,1、函数无返回值的

8、情况,2、函数有返回值的情况,return;,如：#include stdio.h,main( ), int n=4, x=2, s;,s=fun(x, n);,printf(s=%dn, s); ,fun(int x, int n), if (n=1) return(x);,else return(xfun(x, n1); ,不加类型说明的函数，一律按int型处理。,(2) 函数返回值的类型，就是定义函数时指定函数值的类型。,如：int max(x, y),char letter(c1, c2),double f(a, b),函数值为整型,函数值为字符型,函数值为双精度型,(3) 当函数值的

9、类型与return语句中表达式类型不一致时，以函数类型为准。对数值型数据，可以自动进行类型转换。即函数类型决定返回值的类型。(这种方法初学者最好不用),(4) 若被调函数中没有return语句，将不带加一个确定的、用户希望的函数值。但实际上，并非不带回值，而只是不带回有用的值，带回的是一个不确定的值。,main ( ),a=printstar( );,b=print_message( );,c=printstar( );,printstar( ),printf(*n); ,print_message( ),printf( How do you do!n);,int a, b, c;,print

10、f(a=%d, b=%d, c=%dn, a, b, c); ,如：,则运行结果为：,* * * * * * * * * * * * How do you do!* * * * * * * * * * * *,a=16, b=15, c=16,（5） 关于main函数的参数,一般情况下，main函数均无参数，但这并不表示main 函数必须为无参函数，在必要时，main函数也可以带有参数。,（6） 实参传递给形参时,实参的计算有的系统自左至右,有的自右至左。,例main() int i=2,p; p=f(i,+i); printf(%d,p); int f(int a,int b) int c;

11、 if(ab) c=1; else if(a=b) c=0; else c=1; return(c); ,我们现在通用的Turbo C是按自右至左的顺序求实参表的值，所以上机运运行结果为0。,(1) 若实参表的求值顺序为自左至右，则函数调用相当于f(2,3)；,这时，运行结果为 ：1,(2) 若实参表的求值顺序为自右至左，则函数调用相当于f(3,3)；,这时，运行结果为 ：0,说明：,三、 函数调用,函数不能嵌套定义，但可嵌套调用,主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用。,例 编写求组合数的函数。 组合数的计算公式为：,/*求阶和乘*/ unsigned long fac(unsigned

12、 int k) unsigned long f=1; unsigned int i; for (i=1; i=k; i+) f=f*i; return f; ,/*求组合数*/ unsigned long comb(unsigned int n, unsigned int m) unsigned long c; c=fac(m)/(fac(n)*fac(m-n);,#include main() unsigned int n,m; unsigned long c; scanf(“%u,%u”, ,从程序中可以看到：,(2)二个函数的定义均在主函数之前，所以在主函数中不必再对它们进行声明(说明)

13、；,(1)在定义函数时，函数fac、comb是互相独立的；,(3)程序从主函数main()开始执行，首先执行的scanf( ),输入数，然后调用comb(n,m),调用comb的过程中，要调用fac( )。fac( )的调用是嵌套在函数comb( )的调用中进行的 ，其嵌套调用过程如下：,6.2 变量作用域及存储类型,1、局部变量,凡在函数(含main 函数)内部定义的变量称为局部变量。,局部性: 局部变量仅在函数内部有效,它包括：,一、变量作用域,根据变量的有效作用范围，变量可分为局部变量和全局变量。,2. 形式参数；,3. 在复合语句中可定义仅复合语句中有效的临时变量。,不同的函数可具有同

14、名的变量, 它们占不同的内存单元, 互不影响。,1. 函数中定义的变量；,2、全局变量,一个源文件中,在所有函数之外定义的变量为全局变量。,有效性: 自定义位置开始至文件结尾全部有效。,char f2(x,y); int c, y; int i, j; main ( ) ,例: int p=1, q=5; float f1(a) int a; int b, c; char c1, c2;,p,q的作用范围,c1, c2的作用范围,1. 全局变量所作用到的函数，相当于这些函数的公共变量。于是,当一个函数对其值进行改变后,另一个函数使用该变量的值亦相应改变。好处: 函数之间值传递。,2. 不要随意

15、使用全局变量。一是始终占据内存单元；二是由于函数依赖于外部定义的变量，减少了通用性。,3. 不在全局变量作用域内的函数。若要使用全局(外)变量，需在函数体内加上extern保留字于以说明。,4. 全局和局部变量同名时,局部变量有效。,例：分析m作为全局变量和局部变量在程序中各个部分时的值。,其运行结果为：,m2=13 /*全局变量的m的值*/,m1=3 /*局部变量m的值*/,3 /*函数调用的结果*/,float f1 (x) int x; extern int a, b; int a0； b= 1 main ( ) ,a, b作用域,例：,二、 变量的存储类型,1、变量的存储类别,C语言特

16、有的方式。表达了一个变量存在的时间。,静态存储变量: 存放于静态存储区,在程序整个运行过程中,始终占据固定的内存单元。,动态存储变量: 存放于动态存储区,根据程序的运行状态(如：函数调用)而临时分配的单元，且单元并不固定。,以上为两大类,又分为四种具体形式,2. 静态(static)变量,3. 寄存器型变量,4. 外部(extern)变量,前面学习的局部、全局变量均以上述方式中的一种形式存储。,1. 自动型变量(auto),局部变量既可以静态方式 , 又可以动态方式存储。 动态方式: auto int a, b;,2、局部变量存储形式,则: a, b为自动型，存入动态区。在该函数被调用时才分配

17、单元，函数调用结束时释放。,auto一般省略。以前用到的变量均为auto型, (除加static说明的之外)。,(1) 若定义时赋初值，则程序运行中仅在第一次调用时赋初值，第二次调用不再赋初值，而是使用上一次调用的值。,则: a, b存入静态区。 函数中的a, b始终占据固定存储单元。,静态方式: static int a, b;,int fac (n) int n; static int f=1; f=fn; return(f); main ( ) int i; for (i=1; i=5; i+) printf (%d!=%dn, i, fac(i); ,例：求n!,运行结果为： 1！1

18、2！2 3！6 4！24 5！120,每一次调用fac(i),打印一个i!，同时保留这个i!的值以便下次再乘(i+1)。,(2) 若不赋初值,则系统置初值0,而动态变量不赋初值则值不确定。,当动态局部变量在一个函数中反复被用达到数百次以上时，为了提高效率，可将其存入寄存器中(有限个)，不存入内存的动态区中。,说明方式 register int i, j=1;,不可多， 一般13个,必要时使用。,2、全局变量存储形式,在函数外部中定义，它们一定存放在静态存贮区中。,全局变量即可被本文件中各函数用,亦可被其它源文件中的函数引用。,(1) 只被本文件中的函数引用,全局变量本身一定是存放在静态区的。但

19、若加上 static. 即:,static int a, b; float f1(x) int ,则表明a,b只被本文件中各函数引用，即使与其它文件中的全局变量同名，也互不影响。,(2) 可被其它文件中的函数引用,int a; main( ) ,extern int a; fac(x) int x z=a ,文件f1.c,文件f2.c用到f1.c 中的a,f2.c中的extern在函数外说明,在函数内说明已叙述过。,存储类别,总结,函数内,函数外,作用域,存在性,作用域,存在性,auto ,register ,static 局部 ,static 外部 , ,不加 static 全局(外部),(

20、只限本文件),6.3 内部函数与外部函数,函数本身在一个文件中为全局的。即一个文件中定义的函数可被该文件的所有其它函数引用。,一、内部函数只能在本文件中调用,但函数能否被其它文件中的函数所引用呢?,为此分为: 内部函数、外部函数,static 类型标识符 函数名(形参表),例: static int max (a, b) int a, b; ,则该函数max只能被本文件中的其它函数引用,而不能被其它文件中的函数引用。即如果在不同的文件中有同名的内部函数，将互不干扰。,既可被本文件中的函数调用，也可被其它文件中的函数调用。,extern 类型标识符 函数名(形参表),一般系统在调用外部函数的函数

21、中用extern说明外部函数。,二、外部函数,extern 可省略,例: p110。,/*file1.c*/ #include int mod(int a, int b); extern int add(int m, int n); main() int x,y,result; scanf(“%d%d”, ,/*file2.c*/ extern int add(int m, int n) return (m+n); ,首先要生成两个源文件(file1.c 和file2.c)。再构造project文件，在编辑状态下，编辑一个后缀为prj的文件（文件名可由用户选择，如：ff.prj)此文件内容如下

22、： file1 file2,后缀.c可有可无，file1,file2顺序无关，如是果file1.c和file2.c不在一个目录中时，可在project文件ff.prj中给出各自的路径。 选择project功能项，在project name输入ff.prj。 然后按F9，产生相应的执行文件ff.exe 。,递归调用:,6.4 递归函数设计和调用,在函数内调用函数本身，称为函数的递归调用。函数直接调用本身，称为直接递归。函数调用其他函数 ，其他函数又调用了本函数，称为间接递归。,直接调用 int f(x) int x; int y, z; z=f (y); ,间接调用 int f1 (x) int

23、 x; int y, z; z=f2 (y); ,int f2 (t) int t; int a, b; a=f1 (y); ,以上仅给出了递归的概念.,显然: 上述例子会无限递归 (无限执行)。所以, 在递归调用时都有条件限制。,即: 条件成立,调用递归,否则结束。,一个最常用的例子: 求n!,1. 从数学上定义,2. 程序 float fac(n) int n; float f; if (n0) printf(input error!n); else if (n= = 0 n= =1) f =1; else f =nfac(n 1); return (f); ,main ( ) int n

24、; float y; printf(input a integer! ); scanf (%d, ,3. 执行过程: 设输入n5,main ( ) f=5fac(4); ,fac(4) f=4fac(3); return f; ,fac(3) f=3fac(2); return f; ,fac=4!,n=4,n=3,fac=3!,fac(2) f=2fac(1); return f; ,fac(1) f=f (1); return f; ,n=1,fac=1,n=2,fac=2!,可简化表示为,当变成机器代码时,将其拉成直线(线性程序代码)。,6.5 编译预处理,目的: 为了简化程序的编写，提

25、高程序的可移植性、可读性、模块化。 C语言设计了若干命令编译预处理命令，并可出现于程序当中。,处理流程: 第一次编译扫描时,将预编译命令处理完，然后再进行正式编译,生成目标代码。,1. 宏定义命令;,有三种类型的预处理命令:,为了与C语句区别,这些命令均以“ #”开头。,2. 文件包含命令;,3. 条件编译命令。,6.5.1 宏定义,简化程序的书写,提高可读性、可移植性。,一、不带参数的宏,# define 标识符 字符串表达式,宏定义分为: 无参数和有参数二种形式。,例: #define PAI 3.14159 #define Array_size 500 int mArray_size;,

26、实际处理时: 用“ 字符串表达式”替换程序中的标识符(宏名),从开始定义的位置至文件结尾，但允许提前终止。用命令(#undef标识符),#define M 10.5 main ( ) # undef M ,1. 宏定义的作用域:,# include ;,# define PAI 3.14159,main( ), float r, s;,r=2.0;,s=PAIrr;,printf(s=%5.3fn, s);,#undef PAI,r=3.0;,s=PAIrr;,printf(s=%5.3fn, s);,运行结果： s=12.566,s=28.274,如果在程序中提前终止宏定义，则编译时会提示：

27、,undefined symbol PAI in function main,#define PI 3.14159 #define R 3.0 #define L 2R PI #define S PI R R main prinf(L=%fn S=%fn , L, S); ,2. 可以嵌套定义, 即可引用已定义的宏名。,注意: 双引号“ ”中的L不被替换。,结论: (1)凡程序中常用到的字符序列,如:常数, 公式,均可用宏定义。,(2) 经常会改变的数据可用宏定义。,结果： L=18.84954 /*L=23.0 3.14159*/ S=28.27131 /*S=3.141593.0 3.0*

28、/,二、带参数的宏,形式: #define 宏名(参数表) 字符串 #define S(r ) 3.14159 r r S(3.0) /*相当于: 3.14159 3.0 3.0*/ S(4.0) /*相当于: 3.14159 4.0 4.0*/ ,合适于字符串表达式序列中有变化的字符,将这部分字符可定义为参数。,例1: r23.1415r r 为字符序列, 但r是可变的。,main( ) int x, y, b, z; x=3; y=4; b=x+y; z=f(x+y); 编译后: z=f(x+y) 变成: x+y*b 结果为: z=31 (这个结果有可能与初始设想不一致),初始想法有可能是

29、：,若有：f(x+y) 则应有：(x+y)b,若有：f(x+y+z) 则应有：(x+y+z)b,例2: #define f(a) a*b,1. 宏展开实质为严格的字符替换，把参数看一种 “ 字符串”，所以定义宏时要考虑实参(替换)的各种可能, 防止出现二义性。 如程序例1中:若有#define s( r) 3.14159rr 则S(a+b)的结果为: 3.24159a+ba+b 为避免出现错误的结果,可将宏定义修改为: #define S( r) 3.1415926( r)( r),宏定义时必须注意以下几个方面:,2. 宏定义与函数是完全不同的概念,(1)目的 ：宏调用是为了减少书写量和提高运

30、行速度;函数调用为了实现模程序设计。 (2)代码：宏调用展开后的代码是嵌入源程序中，代码是增加的 ;函数调用没用展开的问题，函数体的代码都不增加。 (3)参数：宏定义不需说其类型 ;函数定义必须说明其类型 。 (4)工作 时间：宏调用在编译预处理时完成宏展开工作 ;而函数调用在程序 序运行过程中执行。 (5)存储空间：宏调用不存在内存分配问题;函数可能需分配临时空间以存放函数调用之结果。,例: printf中经常有 n , %d 或程序中经常有printf( please input a number )等。则可用宏定义代替，如：,3. 灵活运用宏定义, 可使程序书写简化.,例：,# incl

31、ude,# define EN printf(please input number:n),#define NL printf( n) #define PRINT(F, V) printf (“F=%dt,V),#define INPUT_ PROMPT printf(),6.5.2 文件包含,C语言允许在一个文件预编译时,将另一个文件原封不动地包含进来。,(2) 当一组符号常量的定义为公用时，可作为一个独立的文件被其它文件包含。,目的: (1) 当函数不在一个文件中，既可用link连接编译后的obj文件，也可用“ 文件包含”方式。,格式: # include 文件名,# include f2

32、.c main ( ) ,例:,f1.c,f2.c,预编译后:,： main ( ) ,f1.c,为f2.c中的内容,再进行正式编译,1. 一个include只能写一个文件，包含多个文件需多个include,(1) 只在f1.c中用#include. #include f2.c #include f3.c,(2) 分别在f1.c, f2.c中用#include 在f1.c中: #include f2.c 在f2.c中: #include f3.c,2. 当f1.c包含f2.c,而f2.c又包含f3.c时，有两种包含形式:,3. 一般用.h扩展名命名被包含文件。 h为head之意以与一般.c文件

33、区别。如系统stdio.h.系统.h文件在子目录INCLUDE下。,4. #include后的文件名既可用 , 也可用，两者区别: “ ”首先在当前目录中找,然后再去标准目录中找。 只在标准目录(include目录)中找。,5. 被包含文件和包含文件最后形成一个文件。因此,全局变量作用域为整个文件。不必用extern说明。,6.5.3 条件编译,有时, C程序的一部分语句是否起作用要根据一定的条件，即由条件而决定是否起作用。,例如: (1) 调试程序时,需加多条printf，但调试完则要一一删除。,(2) 有的语句也视条件而决定其具体形式。,形式1 # ifdef 标识符 程序段1 # else 程序段2 # endif,功能 当标识符在此之前被定义过 (即用#define定义过),则编译程序段1,否则编译程序段2。,其中: 程序段即可为语句组，也可为命令行。,条件编译命令的三种形式:,例: 为了调试程序，加上以下条件 编译 #ifdef DEBUG printf(x=%d, y=