C語(yǔ)言(第四章)(下).ppt

第四章 模塊化程序設(shè)計(jì) （函數(shù)）,五、變量的存儲(chǔ)屬性,模塊化設(shè)計(jì)要求研究不同模塊（函數(shù)、源文件）間變量的關(guān)系。 變量?jī)纱髮傩裕?數(shù)據(jù)類型 存儲(chǔ)屬性,1、數(shù)據(jù)類型（復(fù)習(xí)） 通過變量說(shuō)明（定義）來(lái)規(guī)定其數(shù)據(jù)類型： 格式 數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字 變量名 如 char a; int b,c ; float x,y; 為什么使用變量前要先對(duì)其數(shù)據(jù)類型進(jìn)行“說(shuō)明”好比看電影前先買票訂座 預(yù)留存儲(chǔ)空間（如char型為1個(gè)字節(jié),int型為2個(gè)字節(jié)） 確定存儲(chǔ)方式（如char型存放ASCII值,int型存放補(bǔ)碼值）,復(fù)習(xí),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式 字符型按ASCII碼存儲(chǔ),其余以補(bǔ)碼存儲(chǔ),一個(gè)變量的數(shù)據(jù)類型定義后，就規(guī)定了該變量只能存儲(chǔ)相應(yīng)類型的數(shù)據(jù)。如定義int x，則x只能存放整型數(shù)，如果x=3.14159，會(huì)被自動(dòng)轉(zhuǎn)為整型存放。,變量?jī)纱髮傩裕?數(shù)據(jù)類型 存儲(chǔ)屬性 以下這些都稱為變量的存儲(chǔ)屬性,變量的可用域：一個(gè)變量在程序的哪個(gè)范圍內(nèi)是可以使用的； 變量的生存期：它什么時(shí)候生成以及什么時(shí)候被撤消； 變量的存儲(chǔ)類型：它存儲(chǔ)在哪種類型的存儲(chǔ)器中以及用什么機(jī)制進(jìn)行存儲(chǔ)。,（一）、局部變量與全局變量 P127,1、局部變量函數(shù)內(nèi)部或復(fù)合語(yǔ)句內(nèi)定義的變量,變量的可用域是指一個(gè)變量的標(biāo)識(shí)符在程序的哪個(gè)域內(nèi)才是可以被識(shí)別的，也稱為可見（或可用）的。大體上可以分為兩種：全局可用全局變量與局部可用局部變量。,所有形參都是局部變量； 局部變量只在本函數(shù)或本復(fù)合語(yǔ)句內(nèi)才能使用，在此之外不能使用（視為不存在）main函數(shù)也不例外。,2、全局變量在函數(shù)之外定義的變量,有效作用范圍：從定義變量位置開始直到本源文件結(jié)束 如果需要將全局變量的作用范圍擴(kuò)展至整個(gè)源文件 法1 全部在源文件開頭處定義 法2 在引用函數(shù)內(nèi)，用extern說(shuō)明 法3 在源文件開頭處，用extern說(shuō)明,【例】求程序運(yùn)行結(jié)果 extern int x,y; main( ) clrscr(); printf(“x=%d,y=%dn“,x,y); int x=100,y=200;,結(jié)果：x=100,y=200,去掉第一行試試,如果要將全局變量作用范圍擴(kuò)展到其他源文件，只需在使用這些變量的文件中對(duì)變量用extern加以說(shuō)明。,int a=3,b=5; max(int a,int b) int c; c=ab?a:b; return c; main() int a=8; printf(“%dn“,max(a,b); ,【例】求程序運(yùn)行結(jié)果,如果主函數(shù)中沒有int a=8，結(jié)果？,【結(jié)果】 5,如果讓主函數(shù)中int a=4或a=-1，結(jié)果？,【結(jié)果】 均為 5,【結(jié)果】 8,void num() extern int x,y; int a=15,b=10; x=a-b; y=a+b; int x,y; main() int a=7,b=5; x=a+b; y=a-b; num(); printf(“%d,%dn“,x,y); ,【例】求程序運(yùn)行結(jié)果,如果第二行不加上extern呢？,【結(jié)果】 5，25,【結(jié)果】 12，2,int a; fun(int i) a+=2*i; return a; main() int a=10; clrscr( ); printf(“%d,%dn“,fun(a),a); ,【例】求程序運(yùn)行結(jié)果,【結(jié)果】 20，10,（二） 動(dòng)態(tài)變量與靜態(tài)變量,程序，內(nèi)存中都被分成代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)兩大部分。 而數(shù)據(jù)區(qū)又被分為靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)、自動(dòng)存儲(chǔ)區(qū)和動(dòng)態(tài)分配區(qū)等三部分。 分配在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)的變量在程序開始執(zhí)行時(shí)被創(chuàng)建并自動(dòng)初始化（數(shù)值變量被初始化為0），當(dāng)程序結(jié)束時(shí)才被撤銷。所以常稱靜態(tài)變量的生存期是永久的。 全局變量就是被分配在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)的。,main() int a=2,i; clrscr( ); for (i=0;i3;i+) printf(“%4d“,f(a); f(int a) int b=0; static int c=3; b+;c+; return a+b+c; ,【例】求程序運(yùn)行結(jié)果,變量跟蹤 main( ) f函數(shù) a i b c f(a) 2 0 01 4 7 1 01 5 8 2 01 6 9 【結(jié)果】 7 8 9,如果去掉static呢？,【結(jié)果】 7 7 7,main() int k=4,m=1,p; clrscr(); p=func(k,m); printf(“%d,“,p); p=func(k,m); printf(“%d“,p); func(int a,int b) static int m=0,i=2; i+=m+1; m=i+a+b; return m; ,【例】求程序運(yùn)行結(jié)果,變量跟蹤 main( ) func函數(shù) k m a b m i 4 1 4 1 08 23 4 1 4 1 817 312 【結(jié)果】 8, 17,如果去掉static呢？,【結(jié)果】 8, 8,#include main() int a=3, b=2, c=1; int b=5, c=12; c-=b*2; printf(“a=%d,b=%d,c=%dn“, a, b, c); a+=c; printf(“a=%d,b=%d,c=%dn“, a, b, c); ,【例】求程序運(yùn)行結(jié)果,【結(jié)果】 a=3,b=5,c=2 a=5,b=2,c=1,（三） C語(yǔ)言中變量的存儲(chǔ)類型 P132,規(guī)定了變量在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存放位置決定變量的“壽命”（何時(shí)“生”，何時(shí)“滅”） 一個(gè)完整的變量說(shuō)明格式如下： 存儲(chǔ)類別 數(shù)據(jù)類型 變量名 如 static int x , y ; C程序的存儲(chǔ)類別有： register型（寄存器型）局部自動(dòng)類型 auto型（自動(dòng)變量型）局部自動(dòng)類型 static型（靜態(tài)變量型）靜態(tài)局部類型或靜態(tài)全局類型 extern型（外部變量型）全局類型,C程序的變量存儲(chǔ)位置,變量的生存期 靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中的變量：與程序“共存亡” 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中的變量：與函數(shù)“共存亡” 寄存器中的變量：同動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū),C程序的變量存儲(chǔ)類別,變量的生存期 靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中的變量 與程序“共存亡” 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中的變量 與函數(shù)“共存亡” 寄存器中的變量 同動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū), register型（寄存器型） 變量值存放在運(yùn)算器的寄存器中存取速度快，一般只允許23個(gè)，且限于char型和int型，通常用于循環(huán)變量（在微機(jī)的Turbo C中實(shí)際上自動(dòng)轉(zhuǎn)為auto型）。 auto型（自動(dòng)變量型） auto 數(shù)據(jù)類型變量名=初值表達(dá)式，； 變量值存放在主存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)（堆棧方式）； 優(yōu)點(diǎn)同一內(nèi)存區(qū)可被不同變量反復(fù)使用。 以上兩種變量均屬于“動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)型”，即調(diào)用函數(shù)時(shí)才為這些變量分配單元，函數(shù)調(diào)用結(jié)束其值自動(dòng)消失。,C程序的變量存儲(chǔ)類別,變量的生存期 靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中的變量 與程序“共存亡” 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中的變量 與函數(shù)“共存亡” 寄存器中的變量 同動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū), static型（靜態(tài)變量型） 變量值存放在主存儲(chǔ)器的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū) 程序執(zhí)行開始至結(jié)束，始終占用該存儲(chǔ)空間 extern型（外部變量型） 同上，其值可供其他源文件使用 以上兩種均屬于“靜態(tài)存儲(chǔ)”性質(zhì)，即從變量定義處開始，在整個(gè)程序執(zhí)行期間其值都存在（都可用!）,未說(shuō)明存儲(chǔ)類別時(shí)， 函數(shù)內(nèi)定義的變量默認(rèn)為auto型 函數(shù)外定義的變量默認(rèn)為extern型。,用const聲明將變量存儲(chǔ)在只讀區(qū),C語(yǔ)言除了可以為程序開辟棧區(qū)、堆區(qū)、靜態(tài)區(qū)外，還可以開辟一個(gè)只讀區(qū)。既然只讀區(qū)是內(nèi)存的一個(gè)區(qū)，所以數(shù)據(jù)是以變量的形式存儲(chǔ)的，但它又是只讀的，即不可修改的。所以這也就是把變量定義為只讀變量。定義只讀變量的方法是在聲明變量時(shí)使用修飾符const。格式為：,const 數(shù)據(jù)類型 變量1=初始表達(dá)式1，變量2=初始表達(dá)式2，,舉 例 說(shuō) 明,通過下面例子說(shuō)明這3種類型的變量的變化情況：,main( ) auto int a=2; register int b=2; static int c=2; printf(“-a=%d,b=%d,c=%d -n“,a,b,c); f(a); /*調(diào)用f*/ f(b); /*調(diào)用f*/ f(c); /*調(diào)用f*/ printf(“-a=%d,b=%d,c=%d -n“,a,b,c); ,main的局部變量,2,2,2,動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū),靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū),第一次調(diào)用f函數(shù)，實(shí)參為a=2,int f(int x) auto int a=10; register int b=20; static int c; a=a+x; b=b-x; c=c+x*x; printf(“a=%d,b=%d,c=%dn“,a,b,c); ,main的局部變量,2,2,2,10,0,20,12,18,4,第二次調(diào)用f函數(shù)，實(shí)參為b=2,int f(int x) auto int a=10; register int b=20; static int c; a=a+x; b=b-x; c=c+x*x; printf(“a=%d,b=%d,c=%dn“,a,b,c); ,main的局部變量,2,2,2,10,4,20,12,18,8,第三次調(diào)用f函數(shù)，實(shí)參為c=2,int f(int x) auto int a=10; register int b=20; static int c; a=a+x; b=b-x; c=c+x*x; printf(“a=%d,b=%d,c=%dn“,a,b,c); ,main的局部變量,2,2,2,10,8,20,12,18,12,C語(yǔ)言程序的加工過程,六、模塊的編譯和鏈接,1 分別編譯 C語(yǔ)言是一種支持模塊化程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言，它允許將一個(gè)大型程序分成多個(gè)程序文件分別進(jìn)行編譯。這樣的好處在于 當(dāng)程序的一個(gè)局部有錯(cuò)誤或?qū)植窟M(jìn)行了修改時(shí)，可以只重新編譯該局部，不需要將整個(gè)程序都重新編譯。 某些經(jīng)過考驗(yàn)的函數(shù)的目標(biāo)代碼可以添加為的庫(kù)函數(shù)，供其他程序中使用。,2 用項(xiàng)目管理多文件程序的編譯與鏈接過程,多文件程序的編譯、鏈接過程是比較麻煩的。為了方便用戶進(jìn)行多文件程序的編譯、鏈接，各種程序開發(fā)軟件都提供了用項(xiàng)目（project）管理多文件程序的編譯和鏈接過程。其使用方法因開發(fā)工具而異，請(qǐng)參考有關(guān)手冊(cè)。,3 頭文件,用戶顯式地保證程序一致性的基本方法是保持聲明的一致性。保持聲明一致性的簡(jiǎn)單辦法是提供一個(gè)頭文件，讓頭文件中的信息作為各模塊之間的接口信息，有利于提供可重用的模塊。使用頭文件將把程序分為程序頭和程序體兩部分。 好的頭文件應(yīng)包含如下一些內(nèi)容： 類型定義，如定義一個(gè)枚舉類型enum color RED,BLUE,GREEN,YELLOW; 函數(shù)聲明，如extern int strlen const char*； 嵌入函數(shù)聲明，如inline char get() return *p+； 數(shù)據(jù)聲明，如extern int a； 常量定義，如const float pi=3.141593； 包含指令，如#include ,3 頭文件,宏定義，如#define case break; case 注釋 好的頭文件不能包含以下內(nèi)容： 一般函數(shù)定義 數(shù)據(jù)定義，如int a; 常量聚集定義,如 const tbl=/* */； 用戶頭文件是由用戶自己定義的頭文件。系統(tǒng)將用雙引號(hào)方式進(jìn)行搜索。程序員可以用它們建立各文件之間的信息窗口。 應(yīng)當(dāng)注意，修改了頭文件時(shí)，所有涉及該頭文件的程序都應(yīng)重新編譯，所以在編制頭文件時(shí)應(yīng)盡量考慮周全；另外，當(dāng)使用很多頭文件時(shí)，常常有重復(fù)嵌入的情形發(fā)生，在這種情形下，應(yīng)防止標(biāo)識(shí)符重復(fù)定義的錯(cuò)誤。為避免這些錯(cuò)誤，應(yīng)使用條件編譯來(lái)測(cè)試有無(wú)重復(fù)定義。,七、編譯預(yù)處理,編譯預(yù)處理： P139 宏定義 文件包含 條件編譯 【編譯】C編譯系統(tǒng)對(duì)源程序進(jìn)行：詞法和語(yǔ)法分析，代碼生成，優(yōu)化 .OBJ文件 【編譯預(yù)處理】編譯前對(duì)源程序進(jìn)行一些預(yù)加工（改善程序設(shè)計(jì)環(huán)境/模塊化設(shè)計(jì)） 編譯預(yù)處理命令均以#開頭，未尾不加分號(hào) 可出現(xiàn)在程序的任何位置，其作用范圍：出現(xiàn)點(diǎn)至所在源程序未尾。,七、編譯預(yù)處理,以“#”開頭的一些命令，它通知編譯系統(tǒng)：在進(jìn)行正式編譯前應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行一些前期工作(即編譯預(yù)處理)。,目前，C語(yǔ)言的編譯預(yù)處理功能主要有如下一些： 1）文件包含，使用命令：#include。 2）宏定義，使用命令：#define、#undef。 3）條件編譯，使用命令：#if、#ifdef、#ifndef、#else、#endif 4）提供行號(hào)信息，使用命令：#line。 5）編譯雜注，使用命令：#progma。 6）錯(cuò)誤信息，使用命令：#error。,編譯預(yù)處理中，應(yīng)用最多的是對(duì)宏的處理。它允許程序員使用define定義并應(yīng)用宏名字書寫C語(yǔ)言程序，同時(shí)也指示編譯器在正式編譯前通過宏替換，使程序能按照C語(yǔ)言的語(yǔ)法進(jìn)行編譯。,1 字符串宏定義及其基本格式,define命令最簡(jiǎn)單的應(yīng)用是將一個(gè)字符串定義為一個(gè)宏名，格式為： define 宏名 字符串 這個(gè)過程稱為宏替換。符號(hào)常數(shù)的定義就是這種宏定義的一種應(yīng)用。例如 #define PI 3.14159265 #define RADIUS 2.0 使用宏定義的好處是： (1) 提高了程序的可讀性。如果人們看到以下語(yǔ)句 return (2.0* 3.1415926536* 2.0); 和 return (3.1415926536* 2.0* 2.0); 以及： return (2.0* PI* RADIUS); 和 return (PI *RADIUS* RADIUS); 使用宏定義可以提高可理解性。 (2) 易修改性好。,定義符號(hào)常量,【例】 #define M 3 #define N (M+1) #define NN N*N/2 main() clrscr(); printf(“NN=%d,“,NN); printf(“5*NN=%dn“,5*NN); ,結(jié)果：NN=8，5*NN=40,【討論】 如果第二行改為： #define N M+1,結(jié)果： NN=6，5*NN=18,2 使用宏需要注意的問題,定義符號(hào)常量,【例】 #define OK 1 main() printf(“OK=%dn“,OK); ,結(jié)果：OK=1,【討論】 程序中用雙括號(hào)括起來(lái)的字符串中的字符即使與宏名相同，也不進(jìn)行替換。,3 撤銷已定義的宏,用命令undef可以撤銷已定義的宏。如： #define OK 1 #undef OK 在#undef命令行之后的范圍，OK不再代表1。,4、帶參數(shù)的宏定義 格式 #define 宏名（參數(shù)表） 宏體,【例】 #define PI 3.14159 #define s(r) PI*r*r main() float a=1,sum; sum=s(a); printf(“r=%.0f,s=%fn“,a,sum); ,結(jié)果： r=1,s=3.141590,帶參數(shù)的宏定義,【例】 #define PT 5.5 #define s(A) PT*A*A main() int a=1,b=2; printf(“%4.1fn“,s(a+b); ,結(jié)果：9.5,【討論】注意s(a+b)不是函數(shù)，它不做任何計(jì)算（如果是函數(shù)，則s(a+b)為s(3)，結(jié)果49.5）,s(a+b)=5.51212=9.5,帶參數(shù)的宏定義,【例】選擇正確答案 #include “stdio.h“ #define SUM(y) 1+y main( ) int x=2; printf(“%dn“,SUM(5)*x); A) 10 B) 11 C) 12 D) 15,結(jié)果：B,對(duì)于求平方的宏定義，可以寫出4種形式： #define SQUARE(x) x*x /* （a） */ #define SQUARE(x)（x*x） /* （b） */ #define SQUARE(x) (x)*(x) /* （c） */ #define SQUARE(x) (x)*(x) /* （d） */ 到底哪個(gè)對(duì)呢？下面用幾個(gè)表達(dá)式進(jìn)行測(cè)試：,用表達(dá)式a=SQUARE(n+1)測(cè)試， 按（a），將替換為a=n+1*n+1。顯然結(jié)果不對(duì)。 按（b），將替換為a=(n+1*n+1)，結(jié)果與按(a)相同。 按（c），將替換為a=(n+1)*(n+1)，結(jié)果對(duì)。 按（d），將替換為a=(n+1)*(n+1)，結(jié)果對(duì)。,用表達(dá)式a=16/SQUARE(2)測(cè)試 對(duì)剩下的（c）和（d）進(jìn)行測(cè)試。 按 (c) ，將替換為a=16/(2)*(2)=32，顯然結(jié)果不對(duì)。 按 (d) ，將替換為a=16/（(2)*(2)）=4，結(jié)果對(duì)。,2、文件包含,#include 標(biāo)準(zhǔn)方式 只按標(biāo)準(zhǔn)方式(系統(tǒng)存放C庫(kù)函數(shù)頭文件所在目錄)查找所要包含的文件 對(duì)TC,默認(rèn)只在tcinclude目錄下查找 #include “ “ 先在源文件所在目錄找指定頭文件，若無(wú)再按標(biāo)準(zhǔn)方式找（更保險(xiǎn)）,文件包含命令的處理過程,首先尋找所要求包含的文件，如果找到，就用這個(gè)文件的全部?jī)?nèi)容取代當(dāng)前文件里的這個(gè)包含命令行。被替換進(jìn)來(lái)的文件里仍然可以有文件包含等預(yù)處理命令行，這些預(yù)處理也會(huì)被處理。,文件包含示意圖,#include #include 源程序area.c （用戶編寫）,頭文件stdio.h （系統(tǒng)提供）,頭文件math.h （系統(tǒng)提供）,area.exe （可執(zhí)行程序）,stdio.h math.h area.c,編譯/ 連接,第一章例一中，area.c文件本身只有12行，stdio.h有187行， math.h有107行， 實(shí)際上stdio.h本身還包括 一個(gè)24行的頭文件stdarg.h。 “文件包含”是在編譯后連接時(shí)“包含”進(jìn)可執(zhí)行程序的。 比較：area.c 1kb； area.obj 1kb； area.exe 26kb,stdarg.h,stdio.h stdarg.h math.h area.c,3、條件編譯,根據(jù)條件決定是否編譯某一組語(yǔ)句。常用形式：, 如果標(biāo)識(shí)符被定義過* 如果標(biāo)識(shí)符未被定義過 #ifdef 標(biāo)識(shí)符 #ifndef 標(biāo)識(shí)符 程序段1 程序段1 /*編譯此程序段*/ #else #else /*#else部分可省略*/ 程序段2 程序段2 /*反之，編譯此程序段*/ #endif #endif *此處指標(biāo)識(shí)符用#define等命令定義過。,3、條件編譯, #if 表達(dá)式 /*如果表達(dá)式為真*/ 程序段1 /*編譯程序段1*/ #else 程序段2 /否則*編譯程序段2*/ #