第10章 函数与程序结构.ppt

1、1,第10章 函数与程序结构,编程模块化，从上到下逐步细化,C语言程序由一个主函数或一个主函数与若干其它函数构成,10.1 函数的组织,10.1.1 函数结构,main(),函数1,函数2,函数m,函数11,函数mq,函数1q,函数m1,每个函数是独立的模块,函数结构图,2,例10-1 设计一个常用圆形体体积的计算器。采用对话方式输入1、2、3分别计算球体、圆柱体、圆锥体的体积，并输入相应的计算参数,结构化考虑,main(),cal(),vol_ball(),vol_cylind(),vol_cone(),#include #define PI 3.1415926 double vol_bal

2、l() double r; printf(球半径：); scanf(%lf, ,void cal(int sel) switch(sel) case 1:printf(球体积=%fn,vol_ball();break; case 2:printf(圆柱体积=%fn,vol_cylind();break; case 3:printf(圆锥体积=%fn,vol_cone(); void main() int sel; while(1) printf( 1.计算球体体积n); printf( 2.计算圆柱体积n); printf( 3.计算圆锥体积n); printf( 其他.退出程序运行n); s

3、canf(%d,3,10.1.2 函数的嵌套调用,函数嵌套 在被调用函数体中又调用另一个函数,如 main() a函数 b函数 调用a函数 调用b函数 ,例9-1,main,a,b,void main() int sel; while(1) cal(sel); ,void cal(int sel) switch(sel) . ,double vol_ball() double vol_cylind() double vol_cone() ,4,10.1.3 函数与程序文件模块,C程序,源程序文件1,源程序文件2,源程序文件n,预编译命令,函数1,函数m,注C程序由一个或多个源程序文件组成，每个

4、源程序文件由一个或多个函数构成。 一个源程序文件是一个编译单位，分别编译，然后连接成执行文件。 多个源程序文件中只能一个主函数main()。,声明全局变量,5,多个源程序文件组合,例10-1 分别存储在2个源文件中。,#include void cal(int sel); void main() int sel; while(1) printf( 1.计算球体体积n); printf( 2.计算圆柱体积n); printf( 3.计算圆锥体积n); printf( 其他.退出程序运行n); scanf(%d,源文件1：prog1.c,#define PI 3.1415926 double vo

5、l_ball() double r; printf(球半径：); scanf(%lf, ,源文件2：prog2.c,6,1.使用文件包含,格式 #include 或 #include 文件名.扩展名,其中 扩展名,如 .c .cpp .h,#include file2.c,A,B,B,A,如 源文件file1.c 源文件file2.c 源文件file1.c,：在C系统的include文件夹下找指出的库文件。 ：先在当前工作文件夹下指出的文件 再在C系统的include文件夹找指出的文件 可以直接指出文件夹下指出的文件 如 #include e:cfile.c,7,例10-1 分别存储在prog

6、1.c、prog2.c源文件中。,源文件1：prog1.c,VC环境操作,设置被包含文件的路径 Tools-option-Directories 在Directories：增加被包含文件的路径,或被包含文件放置当前工作文件夹下,注：被包含文件不能装载在工程,#include #include prog2.c void cal(int sel); void main() int sel; while(1) printf( 1.计算球体体积n); printf( 2.计算圆柱体积n); printf( 3.计算圆锥体积n); printf( 其他.退出程序运行n); scanf(%d,8,2.源文

7、件各自作为独立的程序模块,定义函数 extern 类型标识符 函数名(形参说明表) extern定义的函数称是外部函数(所有源程序文件中能调用的函数) 在调用另一个源程序文件的外部函数时, 一般需要事先声明 声明格式 extern 类型标识符 函数名(形参说明表);,在一个源文件中，函数的有效域： (1)函数定义在前，使用在后。 (2)若函数定义在后，使用在前时，必须满足下列之一： 被调用的函数类型是int类型说明 在调用函数的模块中声明被调用函数 在函数外说明被调用函数,(1)在一个源文件调用另一源文件中的函数,在多源文件中，函数的有效域：,9,例10-1 分别存储在2个源文件中。,源文件1

8、：prog1.c,源文件2：prog2.c,#include extern double vol_ball(); extern double vol_cylind(); extern double vol_cone(); void cal(int sel); void main() int sel; while(1) printf( 1.计算球体体积n); printf( 2.计算圆柱体积n); printf( 3.计算圆锥体积n); printf( 其他.退出程序运行n); scanf(%d,#include #define PI 3.1415926 extern double vol_ba

9、ll() double r; printf(球半径：); scanf(%lf, ,定义外部函数,声明外部函数,10,注：定义函数和声明使用函数时，VC extern可以省略。完全与在一个源文件中使用函数一样。,VC环境操作,(1)源文件全部加入工程,鼠标右键点击 source files-add files folder-浏览选择加入的源文件 若增加的是新源文件，按新源文件操作。,(2)逐个编译源文件,(3)连接、运行,11,定义格式 static 类型标识符 函数名(形参说明表) static定义的函数称静态函数，仅本源程序文件中能调用。 又称内部函数,3.定义只能在本源文件中调用的函数时,

10、在多人合作时，使用静态函数避免各自定义的函数重名,12,4. 全局变量与程序文件模块,前面讲过全局变量是指在一个源程序文件，其作用域是定义变量的位置起到本源程序文件结束。当多个源程序文件时，全局变量作用域如何定义？,(1)在一个源程序文件中声明使用另一个源程序文件定义的全局变量 使用extern变量 extern 类型名 变量名表； extern只是说明变量起作用，告诉C编译器该变量后面或外部文件定义。它不分配存储单元，所对应存储单元在变量定义处分配。,如在文件file1.c为 #include int f(int x); int v; void main() int j=3;v=j; pri

11、ntf(%d %d ,v,f(v); ,在文件file2.c为 int f(int x) extern int v; return(3*x*v); ,声明v是外文件定义的全局变量,全局变量,13,(2)用static声明全局变量的作用域从定义起到本源程序文件结束，割断与外源程序文件联系，使全局变量只有本源程序本文件内有效，即使外源程序文件用extern声明，也无效。,如在文件file1.c为 #include static int a; void main() int j=2; printf(%d ,a); ,在文件file2.c为 extern int a; fun(int n) a=a*n

12、; . ,外部说明无效,在多人合作时，使用静态全局变量避免各自定义的全局变量重名,静态全局变量,14,10.2 递归函数,1.直接调用 如 int f(x) int x; int y,z; . z=f(x) . ,2.间接调用 如 int f1(x) int x; int y,z; . z=f2(x); .,int f2(t) int t; int a,c; . c=f1(a); .,注递归不能无终止的自身调用,递归函数：函数自己调用自己,10.2.1 递归函数概念,15,例有5人坐在一起,问第5个人多少岁?他说比第4个人大2岁。问 第4个人多少岁?他说比第3个人大2岁。 问第3个人多少岁?他

13、说 比第2个人大2岁。 问第2个人多少岁?他说比第1个人大2岁。 最 后问第1个人,他说10岁。求第5个人的岁数？,若用函数age(n)表示第n个人的岁数 显然 age(5)=age(4)+2 age(4)=age(3)+2 age(3)=age(2)+2 age(2)=age(1)+2 age(1)=10,则,用递归函数表示 int age(int n) int c; if(n=1) c=10; else c=age(n-1)+2; return(c); void main() printf(%dn ,age(5); 输出 18,16,执行过程,age(5) age(4) age(3) ag

14、e(2) age(1),c=age(4)+2 c=age(3)+2 c= age(2)+2 c=age(1)+2 c=10,主函数 4n 3n 2n 1n n=1,age(1)=10,age(2)=12,age(3)=14,age(4)=16,age(5)=18,int age(int n) int c; if(n=1) c=10; else c=age(n-1)+2; return(c);,17,分析 n!=n*(n-1)! (n-1)!=(n-1)*(n-2)! . 2!=2*1! 1!=1*0! 0!=1,则,float fac(int n) float f; if(n=0)f=1; e

15、lse f=fac(n-1)*n; return(f); main() int n; float y; scanf(%d, ,fac(3) fac(2) fac(1) fac(0) 2n 1n 0n n=0 f=3*fac(2) f=2*fac(1) f=1*fac(0) f=1,fac(0)=1,fac(1)=1,fac(2)=2,fac(3)=6,主函数,一些循环可改为递归做，如求n!,18,10.2.2 递归函数的阅读,例10-4 求下列递归程序的输出,#include long f (int g) switch(g) case 0:return 0; case 1: case 2:re

16、turn 2; printf(g=%d,g); return (f (g-1)+f (g-2); void main() long k; k=f (5); printf(k=%ldn,k); ,f(5),f(4)+f(3),f(3)+f(2),f(2)+f(1),2,2,=4,2,=6,4,=10,=10,输出：g=5,g=4,g=3,g=3,k=10,g=5,g=4,g=3,g=3,19,构造递归的条件 1.问题转化一个比原问题简单的且有相同结构的问题(递归表达式) 2.递归终止条件(函数的出口),10.2.3 递归程序设计,例 计算Ackermenn函数,int ack(int m,int

17、 n) int t; if(m=0) t=n+1; else if(n=0) t=ack(m-1,1); else t=ack(m-1,ack(m,n-1); return t; ,函数的出口,递归表达式,20,例 用递归方法实现对一个正整数的各位逆序输出,分离整数各位算法,整数x x%10 余数 分离最低位 x/=10 去掉最低位 当x0 循环分离整数所有的位,分析,循环实现程序 main() long x,; scanf(%ld, ,递归出口: x=0,递归表达式: x0 输出x%10 f(x/10),void f(int x) if(x0) printf(%d,x%10); f(x/10

18、); void main() int a; scanf(%d, ,21,void f(int x) if(x0) printf(%d,x%10); f(x/10); void main() int a; scanf(%d, ,输入1000,输出0001 若要求， 输入1000,输出1,void f(int x,int *s) if(x0) *s=*s*10+x%10; f(x/10,s); void main() int a,s=0; scanf(%d, ,22,10.3 编译预处理,预处理功能主要有三种 1.宏定义 2.文件包含 3.条件编译,在头文件出现(函数之外),夹在函数之内,10.3

19、.1 宏定义 1. 基本宏定义 格式 #define 标识符 字符串 操作 指定一个标识符来代表一个字符串,即定义符号常量,例 #define PI 3.1415926 编译预处理先把程序中的PI均用3.1415926替换,然后再编译,23,例 字符串常量的定义,#define PI 3.1415926 main() float m,s,r; scanf(%f,main() float m,s,r; scanf(%f,编译前，程序转化为（宏展开）,然后，再编译,24,使用宏定义减少程序中重复书写某些字符串的工作量 ,其好处改动方便 例如在主函数中定义可调数组 #define size 1000

20、 int a size 根据算题需要对宏定义size修改设置数组大小,宏定义字符串替换前不做语法检查,但对换后展开的语句检查语法 例 #define PI 3.1415926; area=PI*r*r; 经宏展开后 area=3.1415926;*r*r 显然编译出错,指出错误的位置不是在宏定义处,而在宏引用处,25,在进行宏定义时可以引用已经定义的宏名,例 #define R 3.0 #define PI 3.1415926 #define L 2*PI*R #define S PI*R*R main() printf(L=%fn S=%fn ,L,S);,宏展开 printf(L=%fn

21、S=%fn ,2*3.1415926*3.0,3.1415926*3.0*3.0);,在双引号中的字符串内的字符不能展开,引号中的L、S不能宏展开,宏定义应一行完成。用可以续行。 例 #define Long_String it is a long string that is used as an example.,26,#define的命令出现在函数体外部的任何位置。作用域从定义点起至源程序文件的结束。 #undef命令提前终止#define定义的作用域。,例10-6 宏定义作用域,#define A This is the first macro void f1() printf(A);

22、printf(n); #define B This is the second macro void f2() printf(B);printf(n); #undef B main() f1(); f2(); ,B作用域,A作用域,27,2. 带参数的宏定义 格式 #define 标识符(参数表) 字符串 操作 不但进行字符串替换,还要参数替换,例10-7 简单的带参宏定义程序 #define MAX(a,b) ab?a:b #define SQR(x) x*x main() int x,y; scanf(%d %d, ,宏展开 x=MAX(x,y); - x=ab?a:b; - x=xy?x

23、:y; y=SQR(x); - y=x*x;,main() int x,y; scanf(%d %d, ,28,注宏展开是字符串替换,程序中相应的参数是表达式替换也不例外 如上例中要求 y=(x+y)2,所以参数宏定义时一般把参数用括号括起来,例10-7 程序改为 #define MAX(a,b) ab?a:b #define SQR(x) x*x main() int x,y; scanf(%d %d, ,宏展开 y=SQR(x+y); - y=x*x; - y=x+y*x+y;显然与要求不符,宏定义应改为 #define SQR(x) (x)*(x),则宏展开 y=SQR(x+y); -

24、y=(x)*(x); - y=(x+y)*(x+y);符合要求,29,带参数的宏定义与函数定义区别 (1)函数的形参、实参要定义类型,而宏定义不需要 (2)函数虚实结合实参求值后传递给形参,而宏只是字符串替换 (3)函数在运行时动态分配内存,而宏展开后在编译时进行,例10-7 宏定义 #define MAX(a,b) ab?a:b main() int x,y; scanf(%d,%d,函数 int max(int a,int b) return ab?a:b; main() int x,y; scanf(%d,%d,编译完成 main() int x,y; scanf(%d,%d,函数执行 x-a,y-b 执行函数一次,30,例 求宏定义的程序输出,#define F(x) x-2 #define D(x) x*F(x) main() printf(%d,%d,D(3),D(D(3); ,宏展开,D(3)=x*F(x) =x*x-2 =3*3-2,main() printf(%d,%d, 3*3-2, 3*3-2*3*3