C程序設(shè)計(jì)課件第4章函數(shù)

第4章函數(shù)

本章導(dǎo)讀掌握C語言中常見的內(nèi)置函數(shù)理解函數(shù)原型和函數(shù)的返回值熟練掌握自定義函數(shù)的定義和調(diào)用理解變量的作用域理解變量的存儲(chǔ)類型理解參數(shù)傳遞的方式：傳值預(yù)處理指令宏定義條件編譯函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)voidmain(){::::::if(x>y)max1=x;elsemax1=y;

if(a>b)max2=a;elsemax2=b:::::}重復(fù)多次的同一計(jì)算類型voidmain(){::::::max1=max(x,y);max2=max(a,b);:::::}intmax(inta,intb){intres;res=a>b?a:b;returnres;}函數(shù)主程序ans函數(shù)可以把相對(duì)獨(dú)立的某個(gè)功能抽象出來，使之成為程序中的一個(gè)獨(dú)立實(shí)體。可以在同一個(gè)程序或其他程序中多次重復(fù)使用函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）使程序變得更簡短而清晰；（2）提高了代碼的重用性；（3）有利于程序維護(hù)；（4）可以提高程序開發(fā)的效率。常見內(nèi)置函數(shù)內(nèi)置函數(shù)頭文件用途doublesqrt(doublex)math.h計(jì)算x的平方根doublepow(doublex,doubley)計(jì)算x的y次冪doubleceil(doublex)求不小于x的最小整數(shù)，并以double形式顯示doublefloor(doublex)求不大于x的最大整數(shù)，并以double形式顯示inttoupper(intx)ctype.h如果x為小寫字母，則返回對(duì)應(yīng)的大寫字母inttolower(intx)如果x為大寫字母，則返回對(duì)應(yīng)的小寫字母intrand(void)stdlib.h產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)voidexit(intretval)終止程序

函數(shù)的定義與調(diào)用一、定義函數(shù)的定義與調(diào)用二、函數(shù)的調(diào)用調(diào)用形式：函數(shù)名(實(shí)參表)例1intf(inta,intb){intc;if(a>b)c=1;elseif(a==b)c=0;elsec=-1;return(c);}main(){inti=2,p;p=f(i,i++);printf("%d",p);}函數(shù)的定義與調(diào)用三、函數(shù)的參數(shù)及傳遞方式形式參數(shù)：定義函數(shù)時(shí)函數(shù)名后面括號(hào)中的變量名。實(shí)際參數(shù)：調(diào)用函數(shù)時(shí)函數(shù)名后面括號(hào)中的表達(dá)式。說明：實(shí)參必須有確定的值，形參必須指定類型，形參與實(shí)參類型一致，個(gè)數(shù)相同，若形參與實(shí)參類型不一致，自動(dòng)按形參類型轉(zhuǎn)換——函數(shù)調(diào)用轉(zhuǎn)換，形參在函數(shù)被調(diào)用前不占內(nèi)存，函數(shù)調(diào)用時(shí)為形參分配內(nèi)存，調(diào)用結(jié)束時(shí)內(nèi)存釋放。函數(shù)的定義與調(diào)用函數(shù)參數(shù)的傳遞方式傳值調(diào)用例2參數(shù)傳遞示例#include<stdio.h>swap(inta,intb){inttemp;temp=a;a=b;b=temp;printf(“inswapfunction\n”);printf("a=%d,\tb=%d\n",a,b);}main(){intx=7,y=11;printf(“inmainfunction,beforeswapped\n”);printf("x=%d,\ty=%d\n",x,y);swap(x,y);printf(“inmainfunction,afterswapped\n”);

printf("x=%d,\ty=%d\n",x,y);}運(yùn)行結(jié)果：inmainfunction,beforeswappedx=7,y=11inswapfunctiona=11,b=7inmainfunction,afterswappedx=7,y=11…內(nèi)存空間mainswapxyab711711本例參數(shù)的傳遞采用了傳遞值調(diào)用的方式。子函數(shù)swap的作用是交換a、b的值，但在調(diào)用函數(shù)main中，x、y的值依然保持不變。這是因?yàn)閭髦嫡{(diào)用僅僅將實(shí)參x、y的值拷貝到swap的形參a、b中，在swap中交換的是形參a、b的值，并未影響到main中相應(yīng)實(shí)參的值。如果希望swap中形參的操作能夠影響到main中實(shí)參的值，可以使用傳地址調(diào)用（見后續(xù)章節(jié)）。

函數(shù)的形參與實(shí)參有如下特點(diǎn)：（1）形參變量只有在被調(diào)用時(shí)才分配內(nèi)存單元，在調(diào)用結(jié)束時(shí)，即刻釋放所分配的內(nèi)存單元。因此，形參只有在函數(shù)內(nèi)部有效。函數(shù)調(diào)用結(jié)束返回主調(diào)函數(shù)后則不能再使用該形參變量；（2）實(shí)參可以是常量、變量、表達(dá)式、函數(shù)等，無論實(shí)參是何種類型的量，在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，它們都必須具有確定的值，以便把這些值傳送給形參。因此應(yīng)預(yù)先用賦值，輸入等辦法使實(shí)參獲得確定值；（3）實(shí)參和形參在數(shù)量上，類型上，順序上應(yīng)嚴(yán)格一致，否則會(huì)發(fā)生類型不匹配的錯(cuò)誤；（4）函數(shù)調(diào)用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的。即只能把實(shí)參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實(shí)參。因此在函數(shù)調(diào)用過程中，形參的值發(fā)生改變，而實(shí)參中的值不會(huì)變化。

返回語句：形式：return(表達(dá)式)；或return表達(dá)式;或return;功能：使程序控制從被調(diào)用函數(shù)返回到調(diào)用函數(shù)中，同時(shí)把返回值帶給調(diào)用函數(shù)。說明：（1）函數(shù)至多可以返回一個(gè)值，不能返回多個(gè)值；（2）返回值的數(shù)據(jù)類型必須與函數(shù)原型中返回值的數(shù)據(jù)類型匹配；（3）當(dāng)遇到return語句時(shí)，函數(shù)執(zhí)行將終止。程序控制流將立即返回調(diào)用函數(shù)。函數(shù)的返回值函數(shù)的原型對(duì)使用被調(diào)用函數(shù)的要求：（1）必須是已存在的函數(shù)；（2）庫函數(shù):#include<*.h>；（3）用戶自定義函數(shù):函數(shù)類型原型說明。函數(shù)原型說明在形式上與函數(shù)頭部類似，最后加一個(gè)分號(hào)。原型說明中參數(shù)表里的參數(shù)名可以不寫（只寫參數(shù)類型）。函數(shù)聲明一般形式：

函數(shù)類型函數(shù)名(形參類型[形參名],…..);或函數(shù)類型函數(shù)名();作用：告訴編譯系統(tǒng)函數(shù)類型、參數(shù)個(gè)數(shù)及類型，以便檢驗(yàn)。注意：函數(shù)定義與函數(shù)聲明不同。定義是指對(duì)函數(shù)功能的確立，從無到有對(duì)函數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，而聲明是對(duì)已經(jīng)存在的函數(shù)進(jìn)行說明并通知給編譯系統(tǒng)，便于編譯工作順利完成。例3函數(shù)原型main(){floatadd(float,float);/*functiondeclaration*/floata,b,c;scanf("%f,%f",&a,&b);c=add(a,b);printf("sumis%f",c);}floatadd(floatx,floaty){floatz;z=x+y;return(z);}函數(shù)定義與函數(shù)聲明不同。定義是指對(duì)函數(shù)功能的確立，從無到有對(duì)函數(shù)進(jìn)行規(guī)劃，而聲明是對(duì)已經(jīng)存在的函數(shù)進(jìn)行說明并通知給編譯系統(tǒng)，便于編譯工作順利完成。

函數(shù)的調(diào)用函數(shù)的調(diào)用方式：嵌套調(diào)用遞歸調(diào)用嵌套調(diào)用從一個(gè)函數(shù)調(diào)用另一個(gè)函數(shù)稱為函數(shù)的嵌套調(diào)用

遞歸調(diào)用函數(shù)直接或間接的調(diào)用自身叫函數(shù)的遞歸調(diào)用。遞歸調(diào)用C編譯系統(tǒng)對(duì)遞歸函數(shù)的自調(diào)用次數(shù)沒有限制；每調(diào)用函數(shù)一次，在內(nèi)存堆棧區(qū)分配空間，用于存放函數(shù)變量、返回值等信息。實(shí)際中不是所有的問題都可以采用遞歸調(diào)用的方法。只有滿足下列要求的問題才可使用遞歸調(diào)用方法來解決：能夠?qū)⒃械膯栴}化為一個(gè)新的問題，而新的問題的解決辦法與原有問題的解決辦法相同，按這一原則依次地化分下去，最終化分出來的新的問題可以解決。

遞歸調(diào)用例4求n的階乘。#include<stdio.h>longfac(intn){longf;if(n<0)printf("n<0,dataerror!");elseif(n==0)f=1;elsef=fac(n-1)*n;return(f);}main(){intn;longy;printf("Inputaintegernumber:");scanf("%d",&n);y=fac(n);printf("%d!=%ld",n,y);}遞歸調(diào)用5!=5*4!?4!=4*3!?3!=3*2!?2!=2*1!!1!=112624120遞推結(jié)束開始回歸遞歸調(diào)用遞歸調(diào)用的過程可分為如下兩個(gè)階段：第一階段稱為“遞推”階段：將原問題不斷化為新問題，逐漸從未知的向已知的方向推測，最終達(dá)到已知的條件，即遞歸結(jié)束條件。第二階段稱為“回歸”階段：該階段是從已知條件出發(fā)。按“遞推”的逆過程，逐一求值回歸，最后到遞推的開始之處，完成遞歸調(diào)用?？梢姡盎貧w”的過程是“遞推”的逆過程。遞歸調(diào)用（1）當(dāng)函數(shù)調(diào)用自己時(shí)，在內(nèi)存棧中為新的局部變量和參數(shù)分配內(nèi)存，函數(shù)的程序用這些變量和參數(shù)重新運(yùn)行；（2）遞歸調(diào)用的層次越多，同名變量的占用的存儲(chǔ)單元也就越多。一定要記住，每次函數(shù)的調(diào)用，系統(tǒng)都會(huì)為該函數(shù)的變量開辟新的內(nèi)存空間；（3）當(dāng)本次調(diào)用的函數(shù)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)將釋放本次調(diào)用時(shí)所占用的內(nèi)存空間。程序的流程返回到上一層的調(diào)用點(diǎn)，同時(shí)取得當(dāng)初進(jìn)入該層時(shí)，函數(shù)中的變量和形參所占用的內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)；（4）所有遞歸問題都可以用非遞歸的方法來解決，但對(duì)于一些比較復(fù)雜的遞歸問題用非遞歸的方法往往使程序變得十分復(fù)雜難以讀懂，而函數(shù)的遞歸調(diào)用在解決這類問題時(shí)能使程序簡潔明了有較好的可讀性；但由于遞歸調(diào)用過程中，系統(tǒng)要為每一層調(diào)用中的變量開辟內(nèi)存空間、要記住每一層調(diào)用后的返回點(diǎn)、要增加許多額外的開銷，因此函數(shù)的遞歸調(diào)用通常會(huì)降低程序的運(yùn)行效率。對(duì)函數(shù)的多次遞歸調(diào)用可能造成堆棧的溢出，不過溢出的可能性不大。遞歸調(diào)用例5打印十進(jìn)制整數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼。方案#1：從最高位開始打印缺點(diǎn)：不知道位數(shù)的情況下難以操作方案#2：從最低位開始打印缺點(diǎn)：在不緩存中間結(jié)果的情況下打印的順序與實(shí)際順序相反思路：應(yīng)該結(jié)合兩種方案，從最低位開始獲得每一位數(shù)字，利用遞歸機(jī)制中的棧緩存每一位數(shù)字，直到數(shù)字的最高位被獲得，然后從最高位開始順序打印即可。示例：打印a=10的二進(jìn)制碼最低位是：a%2=0將數(shù)右移一位：a=a/2=5最低位是：a%2=1將數(shù)右移一位：a=a/2=2最低位是：a%2=0將數(shù)右移一位：a=a/2=1最低位是：a%2=1將數(shù)右移一位：a=a/2=0a=0時(shí)表示所有的位都已獲得，然后將獲得最低位逆向打印，即得到結(jié)果是1010由此可知，打印一個(gè)整數(shù)的二進(jìn)制可遞歸表示為：P(a)=先執(zhí)行P(a/2)，然后執(zhí)行P(a%2)P(a)表示打印整數(shù)a的二進(jìn)制碼用遞歸函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：voidp（intn）{if(n>1){p(n/2);p(n%2);}else{printf(“%d”,n);

}}變量的作用域與存儲(chǔ)類型變量的作用域變量是對(duì)程序中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間的抽象，必須先定義后使用，定義后其作用范圍是受約束的。變量的有效使用范圍就是作用域，其規(guī)則是：每個(gè)變量僅在定義它的語句塊（包含下級(jí)語句塊）內(nèi)有效

變量的作用域與存儲(chǔ)類型變量的作用域與存儲(chǔ)類型變量的屬性包括：操作屬性：變量所持有的數(shù)據(jù)的性質(zhì)，又稱數(shù)據(jù)類型；存儲(chǔ)屬性：數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)方式，又稱存儲(chǔ)類型。變量定義格式:[存儲(chǔ)類型]數(shù)據(jù)類型變量表;變量除作用范圍受約束外，變量值存在的時(shí)間也受約束，變量不一定在程序執(zhí)行過程中始終存在，即變量有生存期，變量值按（生存期）來分類，變量可分為靜態(tài)存儲(chǔ)變量和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變量。所謂靜態(tài)存儲(chǔ)方式是指在程序運(yùn)行期間分配固定的存儲(chǔ)空間的方式。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式則是在程序運(yùn)行期間根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配存儲(chǔ)空間的方式。變量的作用域與存儲(chǔ)類型存儲(chǔ)類型

名稱說明auto自動(dòng)變量局部變量在缺省存儲(chǔ)類型的情況下歸為自動(dòng)變量。register寄存器變量存放在CPU的寄存器中。對(duì)于循環(huán)次數(shù)較多的循環(huán)控制變量及循環(huán)體內(nèi)反復(fù)使用的變量均可定義為寄存器變量。

static靜態(tài)變量在程序執(zhí)行時(shí)存在，并且只要整個(gè)程序在運(yùn)行，就可以繼續(xù)訪問該變量。extern外部變量作用域是整個(gè)程序，包含該程序的各個(gè)文件。生存期非常長，它在該程序運(yùn)行結(jié)束后，才釋放內(nèi)存。例6靜態(tài)變量使用示例voiddisplay(){ staticintm=0;m++;if(m%5==0)printf(“\n”);elseprintf(“”);}voidmain(){ inti;for(i=0;i<20;i++){printf("%d",i);display();}}輸出：012345678910111213141516171819在display中定義了一個(gè)靜態(tài)的局部變量m用于換行控制，由于靜態(tài)局部變量在整個(gè)程序運(yùn)行期有效，存放于其中的數(shù)據(jù)并不會(huì)因?yàn)閐isplay調(diào)用結(jié)束而釋放，而是一直存在于m中，這是與動(dòng)態(tài)變量不同的地方。

預(yù)處理指令Ｃ語言預(yù)處理器是Ｃ編譯程序的一部分，它負(fù)責(zé)分析處理幾種特殊的指令，這些指令被稱為預(yù)處理指令。宏定義宏定義語句是將一個(gè)標(biāo)識(shí)符定義為一個(gè)字符串，在程序中出現(xiàn)的標(biāo)識(shí)符在編譯之前被替換為該字符串，這個(gè)過程叫“宏替換”（或宏展開）。宏定義帶參數(shù)的宏定義的展開過程：在程序中如果有帶實(shí)參的宏，則按#define命令行中指定的字符串從左到右進(jìn)行置換。如果串中包含有宏中的形參，則將程序語句中相應(yīng)的實(shí)參（可以是常量、變量或表達(dá)式）代替形參，如果宏定義中的字符串中的字符不是參數(shù)字符，則保留。宏定義（1）對(duì)帶參數(shù)的宏的展開只是將語句中的宏名后面括號(hào)內(nèi)的實(shí)參字符串代替#define命令行中的形參。特別要注意多參數(shù)的情況；（2）在宏定義時(shí)，在宏名與帶參數(shù)的括弧之間不應(yīng)加空格，否則將空格以后的字符都作為替代字符串的一部分。宏定義例7宏展開示例#definePI3.1415926#defineS(r)PI*(r)*(r)main(){floata,b,area;a=1;b=2;area=S(a+b);printf(“area