第7章 用函數(shù)實現(xiàn)模塊化程序設(shè)計

第7章用函數(shù)實現(xiàn)模塊化程序設(shè)計7.1為什么要用函數(shù)

7.2怎樣定義函數(shù)7.3調(diào)用函數(shù)7.4對被調(diào)用函數(shù)的聲明和函數(shù)原型7.5函數(shù)的嵌套調(diào)用

7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用7.7數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)

7.8局部變量和全局變量7.9變量的存儲方式和生存期7.10關(guān)于變量的聲明和定義7.11內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù)7.1為什么要用函數(shù)問題：如果程序的功能比較多，規(guī)模比較大，把所有代碼都寫在main函數(shù)中，就會使主函數(shù)變得龐雜、頭緒不清，閱讀和維護變得困難有時程序中要多次實現(xiàn)某一功能，就需要多次重復編寫實現(xiàn)此功能的程序代碼，這使程序冗長，不精煉7.1為什么要用函數(shù)解決的方法：用模塊化程序設(shè)計的思路采用“組裝”的辦法簡化程序設(shè)計的過程事先編好一批實現(xiàn)各種不同功能的函數(shù)把它們保存在函數(shù)庫中，需要時直接用7.1為什么要用函數(shù)解決的方法：用模塊化程序設(shè)計的思路函數(shù)就是功能每一個函數(shù)用來實現(xiàn)一個特定的功能函數(shù)的名字應反映其代表的功能7.1為什么要用函數(shù)在設(shè)計一個較大的程序時，往往把它分為若干個程序模塊，每一個模塊包括一個或多個函數(shù)，每個函數(shù)實現(xiàn)一個特定的功能Ｃ程序可由一個主函數(shù)和若干個其他函數(shù)構(gòu)成主函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)，其他函數(shù)也可以互相調(diào)用同一個函數(shù)可以被一個或多個函數(shù)調(diào)用任意多次7.1為什么要用函數(shù)一個較大的程序可分為若干個程序模塊，每一個模塊用來實現(xiàn)一個特定的功能。在高級語言中用子程序?qū)崿F(xiàn)模塊的功能。子程序由函數(shù)來完成。一個Ｃ程序可由一個主函數(shù)和若干個其他函數(shù)構(gòu)成。由主函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)，其他函數(shù)也可以互相調(diào)用。同一個函數(shù)可以被一個或多個函數(shù)調(diào)用任意多次。函數(shù)間的調(diào)用關(guān)系7.1為什么要用函數(shù)可以使用庫函數(shù)可以使用自己編寫的函數(shù)在程序設(shè)計中要善于利用函數(shù)，可以減少重復編寫程序段的工作量，同時可以方便地實現(xiàn)模塊化的程序設(shè)計7.1為什么要用函數(shù)例7.1輸出以下的結(jié)果，用函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)。******************Howdoyoudo!****************** main() { PrintStar(); PrintMessage(); PrintStar(); } PrintStar() { printf(“**********\n”); } PrintMessage() { printf(“Hello\n”); }PrintStar函數(shù)PrintMessage函數(shù)main函數(shù)主函數(shù)兩個自定義函數(shù)**********Hello**********7.2怎樣定義函數(shù)7.2.1為什么要定義函數(shù)7.2.2定義函數(shù)的方法7.2.1為什么要定義函數(shù)C語言要求，在程序中用到的所有函數(shù)，必須“先定義，后使用”指定函數(shù)名字、函數(shù)返回值類型、函數(shù)實現(xiàn)的功能以及參數(shù)的個數(shù)與類型，將這些信息通知編譯系統(tǒng)。7.2.1為什么要定義函數(shù)指定函數(shù)的名字，以便以后按名調(diào)用指定函數(shù)類型，即函數(shù)返回值的類型指定函數(shù)參數(shù)的名字和類型，以便在調(diào)用函數(shù)時向它們傳遞數(shù)據(jù)指定函數(shù)的功能。這是最重要的，這是在函數(shù)體中解決的7.2.1為什么要定義函數(shù)對于庫函數(shù)，程序設(shè)計者只需用#include指令把有關(guān)的頭文件包含到本文件模塊中即可程序設(shè)計者需要在程序中自己定義想用的而庫函數(shù)并沒有提供的函數(shù)7.2.2定義函數(shù)的方法函數(shù)定義的一般形式 類型符函數(shù)名(形式參數(shù)說明表) { 說明部分 語句部分

}函數(shù)首部函數(shù)體intadd(intx,inty){ intsum; sum=x+y; returnsum;}完整的函數(shù)定義無參函數(shù)定義空函數(shù)定義intread(){ intx; scanf(“%d”,&x); returnx;}

dummy(){}；[例7.2]實參和形參voidmain(){ inta=15,b=20,c; c=max(a+10,b); printf(“Max=%d”,c);}intmax(intx,inty){ intz; z=x>y?x:y; returnz;}main函數(shù)max函數(shù)形參實參15a20bczxy252025257.3調(diào)用函數(shù)7.3.1函數(shù)調(diào)用的形式7.3.2函數(shù)調(diào)用時的數(shù)據(jù)傳遞7.3.3函數(shù)調(diào)用的過程7.3.4函數(shù)的返回值7.3.1函數(shù)調(diào)用的形式函數(shù)調(diào)用的一般形式函數(shù)名(實參表)如果是調(diào)用無參函數(shù)，則實參表可以沒有，但括號不能省略。如果實參表包含多個實參，則各參數(shù)之間用逗號隔開。實參與形參的個數(shù)應相等，類型應一致。實參與形參按順序?qū)?，一一傳遞數(shù)據(jù)。如：

p=power(2.5,4); /*ok*/ q=power(2.5,3.8); /*error*/ s=power(2.5); /*error*/ t=power(5,3); /*ok*/函數(shù)調(diào)用的方式1．函數(shù)語句：即把函數(shù)調(diào)用作為一個語句。如：

printStar(); printf(“***********”);

這時不要求函數(shù)帶回值，只要求完成一定的操作，通常將函數(shù)字義為“void”類型。2．函數(shù)表達式：函數(shù)出現(xiàn)在可以寫表達式的地方，此時需要的是函數(shù)的值。如：c=2*max(a,b);printf(“%d”,max(a,b));7.3.2函數(shù)調(diào)用時的數(shù)據(jù)傳遞1.形式參數(shù)和實際參數(shù)在調(diào)用有參函數(shù)時，主調(diào)函數(shù)和被調(diào)用函數(shù)之間有數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系定義函數(shù)時函數(shù)名后面的變量名稱為“形式參數(shù)”（簡稱“形參”）主調(diào)函數(shù)中調(diào)用一個函數(shù)時，函數(shù)名后面參數(shù)稱為“實際參數(shù)”（簡稱“實參”）實際參數(shù)可以是常量、變量或表達式7.3.2函數(shù)調(diào)用時的數(shù)據(jù)傳遞2.實參和形參間的數(shù)據(jù)傳遞在調(diào)用函數(shù)過程中，系統(tǒng)會把實參的值傳遞給被調(diào)用函數(shù)的形參或者說，形參從實參得到一個值該值在函數(shù)調(diào)用期間有效，可以參加被調(diào)函數(shù)中的運算7.3.2函數(shù)調(diào)用時的數(shù)據(jù)傳遞

例7.3輸入兩個整數(shù)，要求輸出其中值較大者。要求用函數(shù)來找到大數(shù)。先編寫max函數(shù)：intmax(intx,inty){intz;z=x>y?x:y;return(z);}7.3.2函數(shù)調(diào)用時的數(shù)據(jù)傳遞在max函數(shù)上面，再編寫主函數(shù)#include<stdio.h>intmain(){intmax(intx,inty);inta,b,c;printf(“twointegernumbers:");scanf(“%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);printf(“maxis%d\n”,c);}實參可以是常量、變量或表達式7.3.2函數(shù)調(diào)用時的數(shù)據(jù)傳遞

c=max(a,b);（main函數(shù)）intmax(intx,inty)（max函數(shù)）{intz;z=x>y?x:y;return(z);}7.3.3函數(shù)調(diào)用的過程在定義函數(shù)中指定的形參，在未出現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時，它們并不占內(nèi)存中的存儲單元。在發(fā)生函數(shù)調(diào)用時，函數(shù)max的形參被臨時分配內(nèi)存單元。2a3bxy23實參形參7.3.3函數(shù)調(diào)用的過程調(diào)用結(jié)束，形參單元被釋放實參單元仍保留并維持原值，沒有改變?nèi)绻趫?zhí)行一個被調(diào)用函數(shù)時，形參的值發(fā)生改變，不會改變主調(diào)函數(shù)的實參的值2a3bxy23實參形參7.3.4.函數(shù)的返回值通常，在調(diào)用一個函數(shù)時，都希望被調(diào)函數(shù)能返回一個確定的值。這就是函數(shù)的返回值。函數(shù)的返回值是通過返回語句return實現(xiàn)的，返回語句的形式為：

return;或return表達式；前一種形式，函數(shù)返回值是不確定的，這時調(diào)用者一般對返回值不感興趣，同時將函數(shù)說明成void類型。后一種形式，函數(shù)要把“表達式”的值返回給調(diào)用者。7.4對被調(diào)用函數(shù)的聲明和函數(shù)原型在一個函數(shù)中調(diào)用另一個函數(shù)需要具備如下條件：(1)被調(diào)用函數(shù)必須是已經(jīng)定義的函數(shù)（是庫函數(shù)或用戶自己定義的函數(shù)）(2)如果使用庫函數(shù)，應該在本文件開頭加相應的#include指令(3)如果使用自己定義的函數(shù)，而該函數(shù)的位置在調(diào)用它的函數(shù)后面，應該聲明對被調(diào)函數(shù)的聲明

voidmain() {inta=10,b=20,c;c=max(a,b); printf(“%d\n”,c); } intmax(intx,inty) {returnx>y?x:y; }怎樣使這些信息正確呢？C編譯系統(tǒng)假定：

1、函數(shù)名：max2、函數(shù)類型：int根據(jù)掃描得知：

3、有兩個參數(shù)

4、每一個參數(shù)的類型均為int該函數(shù)與已知信息相符。floatfloatfloatfloat%f由于類型的變化，使該函數(shù)與已知信息不相符。這句有錯誤！float函數(shù)聲明有三種格式：格式1：函數(shù)類型函數(shù)名(形參說明表)；格式2：函數(shù)類型函數(shù)名(形參類型表)；格式3：函數(shù)類型函數(shù)名()；如：intmax(intx,inty);intmax(int,int);intmax();例7.4求最大值函數(shù)原型#include<stdio.h>floatmax(floatx,floaty){returnx>y?x:y;}main(){ floata=10,b=20,c; c=max(a,b); printf("%f\n",c);}①②④⑥⑦保存：返回地址當前現(xiàn)場③恢復：主調(diào)程序現(xiàn)場返回地址⑤main()調(diào)fun()結(jié)束fun()返回圖7.1函數(shù)調(diào)用的過程練習：1.計算n!的數(shù)學定義為： 請編寫函數(shù)fact()求n!。2.在上題基礎(chǔ)上編寫函數(shù)求。m與n通過鍵盤輸入，注意判斷m與n的關(guān)系。7.5函數(shù)的嵌套調(diào)用Ｃ語言不能嵌套定義函數(shù)，但可以嵌套調(diào)用函數(shù)，也就是說，在調(diào)用一個函數(shù)的過程中，又調(diào)用另一個函數(shù)。7.5函數(shù)的嵌套調(diào)用

例7.5輸入4個整數(shù)，找出其中最大的數(shù)。用函數(shù)的嵌套調(diào)用來處理。解題思路：main中調(diào)用max4函數(shù)，找4個數(shù)中最大者max4中再調(diào)用max2，找兩個數(shù)中的大者max4中多次調(diào)用max2，可找4個數(shù)中的大者，然后把它作為函數(shù)值返回main函數(shù)main函數(shù)中輸出結(jié)果#include<stdio.h>intmain(){intmax4(inta,intb,intc,intd);inta,b,c,d,max;printf(“4intergernumbers:");scanf("%d%d%d%d",&a,&b,&c,&d);max=max4(a,b,c,d);printf("max=%d\n",max);return0;}主函數(shù)對max4

函數(shù)聲明輸入4個整數(shù)調(diào)用后肯定是4個數(shù)中最大者輸出最大者intmax4(inta,intb,intc,intd){intmax2(inta,intb);intm;m=max2(a,b);m=max2(m,c);m=max2(m,d);return(m);}max4函數(shù)對max2

函數(shù)聲明a,b中較大者a,b,c中較大者a,b,c,d中最大者intmax2(inta,intb){if(a>=b)returna;elsereturnb;}找a,b中較大者return(a>b?a:b);intmax4(inta,intb,intc,intd){intmax2(inta,intb);ruturnmax2(max2(max2(a,b),c),d);}intmax2(inta,intb){return(a>b?a:b);}#include<stdio.h>intmain(){……max=max4(a,b,c,d);……}7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用在調(diào)用一個函數(shù)的過程中又出現(xiàn)直接或間接地調(diào)用該函數(shù)本身，稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。Ｃ語言的特點之一就在于允許函數(shù)的遞歸調(diào)用。7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用

例7.6有5個學生坐在一起問第5個學生多少歲？他說比第4個學生大2歲問第4個學生歲數(shù)，他說比第3個學生大2歲問第3個學生，又說比第2個學生大2歲問第2個學生，說比第1個學生大2歲最后問第1個學生，他說是10歲請問第5個學生多大age(5)=age(4)+2age(4)=age(3)+2age(3)=age(2)+2age(2)=age(1)+2age(1)=10age(2)=12age(3)=14age(4)=16age(5)=18

回溯階段

遞推階段結(jié)束遞歸的條件#include<stdio.h>intmain(){intage(intn);printf("NO.5,age:%d\n",age(5));return0;}

intage(intn){intc;if(n==1)c=10;elsec=age(n-1)+2;return(c);}age(5)輸出age(5)mainc=age(4)+2age函數(shù)n=5c=age(3)+2age函數(shù)n=4c=age(1)+2age函數(shù)n=2c=age(2)+2age函數(shù)n=3c=10age函數(shù)n=1age(1)=10age(2)=12age(3)=14age(4)=16age(5)=1818例7.7用遞歸方法求ｎ！。#include<stdio.h>intmain(){intfac(intn);intn;inty;printf("inputanintegernumber:");scanf("%d",&n);y=fac(n);printf("%d!=%d\n",n,y);return0;}intfac(intn){intf;if(n<0) printf("n<0,dataerror!");elseif(n==0||n==1) f=1;elsef=fac(n-1)*n;return(f);}注意溢出fac(5)輸出fac(5)mainf=fac(4)×5fac函數(shù)n=5f=fac(3)×4fac函數(shù)n=4f=fac(1)×2fac函數(shù)n=2f=fac(2)×3fac函數(shù)n=3f=1fac函數(shù)n=1fac(1)=1fac(2)=2fac(3)=6fac(4)=24fac(5)=120120

例7.8Hanoi（漢諾）塔問題。古代有一個梵塔，塔內(nèi)有3個座A、B、C，開始時Ａ座上有64個盤子，盤子大小不等，大的在下，小的在上。有一個老和尚想把這64個盤子從Ａ座移到Ｃ座，但規(guī)定每次只允許移動一個盤，且在移動過程中在3個座上都始終保持大盤在下，小盤在上。在移動過程中可以利用B座。要求編程序輸出移動一盤子的步驟。ABCABC……將63個從A到B第1個和尚的做法……ABC將63個從A到B第1個和尚的做法……ABC將1個從A到C第1個和尚的做法……ABC將1個從A到C第1個和尚的做法……ABC將63個從B到C第1個和尚的做法……ABC將63個從B到C第1個和尚的做法ABC……將62個從A到C第2個和尚的做法ABC……將62個從A到C第2個和尚的做法ABC……將1個從A到B第2個和尚的做法ABC……將1個從A到B第2個和尚的做法ABC……將62個從C到B第2個和尚的做法ABC……將62個從C到B第2個和尚的做法第3個和尚的做法第4個和尚的做法第5個和尚的做法第6個和尚的做法第7個和尚的做法……第63個和尚的做法第64個和尚僅做：將1個從A移到CABC將3個盤子從A移到C的全過程將2個盤子從A移到BABC將3個盤子從A移到C的全過程將2個盤子從A移到BABC將3個盤子從A移到C的全過程將1個盤子從A移到CABC將3個盤子從A移到C的全過程將1個盤子從A移到CABC將3個盤子從A移到C的全過程將2個盤子從B移到CABC將3個盤子從A移到C的全過程將2個盤子從B移到CABC將2個盤子從A移到B的過程將1個盤子從A移到CABC將2個盤子從A移到B的過程將1個盤子從A移到CABC將2個盤子從A移到B的過程將1個盤子從A移到BABC將2個盤子從A移到B的過程將1個盤子從A移到BABC將2個盤子從A移到B的過程將1個盤子從C移到BABC將2個盤子從A移到B的過程將1個盤子從C移到BABC將2個盤子從B移到C的過程ABC將2個盤子從B移到C的過程ABC將2個盤子從B移到C的過程ABC將2個盤子從B移到C的過程由上面的分析可知：將n個盤子從A座移到C座可以分解為以下3個步驟：(1)將A上n-1個盤借助C座先移到B座上(2)把A座上剩下的一個盤移到C座上(3)將n-1個盤從B座借助于Ａ座移到C座上#include<stdio.h>intmain(){voidhanoi(intn,charone,chartwo,charthree);intm;printf(“thenumberofdiskes:");scanf("%d",&m);printf("move%ddiskes:\n",m);

hanoi(m,'A','B','C');}voidhanoi(intn,charone,chartwo,charthree){voidmove(charx,chary);if(n==1)

move(one,three);else{hanoi(n-1,one,three,two);

move(one,three);

hanoi(n-1,two,one,three);}}voidmove(charx,chary){printf("%c-->%c\n",x,y);}7.7數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)7.7.1數(shù)組元素作函數(shù)實參7.7.2數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)7.7.3多維數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)7.7.1數(shù)組元素作函數(shù)實參

例7.8輸入10個數(shù)，要求輸出其中值最大的元素和該數(shù)是第幾個數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){intmax(intx,inty);inta[10],m,n,i;printf(“10integernumbers:\n");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a[i]);printf("\n");for(i=1,m=a[0],n=0;i<10;i++){if(max(m,a[i])>m) {m=max(m,a[i]); n=i; }}printf(“l(fā)argestnumberis%d\n",m);printf(“%dthnumber.\n“,n+1);}intmax(intx,inty){return(x>y?x:y);}7.7.2數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)除了可以用數(shù)組元素作為函數(shù)參數(shù)外，還可以用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)(包括實參和形參)用數(shù)組元素作實參時，向形參變量傳遞的是數(shù)組元素的值用數(shù)組名作函數(shù)實參時，向形參

傳遞的是數(shù)組首元素的地址7.7.2數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)

例7.9有一個一維數(shù)組score，內(nèi)放10個學生成績，求平均成績。#include<stdio.h>intmain(){floataverage(floatarray[10]);

floatscore[10],aver;inti;printf("input10scores:\n");for(i=0;i<10;i++)scanf("%f",&score[i]);printf("\n");aver=average(score);printf("%5.2f\n",aver);return0;}定義實參數(shù)組floataverage(float

array[10]){inti;floataver,sum=array[0];for(i=1;i<10;i++)sum=sum+array[i];aver=sum/10;return(aver);}定義形參數(shù)組相當于score[0]相當于score[i]

例7.10用選擇法對數(shù)組中10個整數(shù)按由小到大排序。a[0]a[1]a[2]a[3]a[4]36194

16394

1

3694

1

3

496

1

3

4

69小到大排序#include<stdio.h>intmain(){voidsort(intarray[],intn);inta[10],i;printf("enterarray:\n");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a[i]);

sort(a,10);printf("Thesortedarray:\n");for(i=0;i<10;i++)printf("%d",a[i]);printf("\n");return0;}voidsort(intarray[],intn){inti,j,k,t;for(i=0;i<n-1;i++){k=i;for(j=i+1;j<n;j++)if(array[j]<array[k])k=j; t=array[k];

array[k]=array[i];

array[i]=t; }}在sort[i]~sort[9]中，最小數(shù)與sort[i]對換7.7.3多維數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)

例7.11有一個３×４的矩陣，求所有元素中的最大值。#include<stdio.h>intmain(){intmax_value(intarray[][4]);inta[3][4]={{1,3,5,7},{2,4,6,8},{15,17,34,12}};printf(“Maxvalueis%d\n”,

max_value(a));return0;}可以省略不能省略要與形參數(shù)組第二維大小相同intmax_value(intarray[][4]){inti,j,max;max=array[0][0];for(i=0;i<3;i++)for(j=0;j<4;j++)if(array[i][j]>max)max=array[i][j];return(max);}要與實參數(shù)組第二維大小相同7.8局部變量和全局變量7.8.1局部變量7.8.2全局變量7.8.1局部變量定義變量可能有三種情況：在函數(shù)的開頭定義在函數(shù)內(nèi)的復合語句內(nèi)定義在函數(shù)的外部定義全局和局部變量charch;doublefun2(charc){ floatb;

…… ch=c;}intx;main(){ intm,n;

……}在函數(shù)內(nèi)部說明的變量是局部變量。作用域：自說明位置起至函數(shù)結(jié)束止。在函數(shù)外部說明的變量是全局部變量。作用域：自說明位置起至文件結(jié)束止。cbm,nchx在定義一個變量時，除了指定其數(shù)據(jù)類型外，還可以指定其存儲類別。C語言中用四個關(guān)鍵字來表示存儲類別：auto————自動的register———寄存器的static ———靜態(tài)的extern———外部的局部變量全局變量7.8.1局部變量自動變量(auto)intf(inta){ autointb,c=3; ……}自動變量在內(nèi)存的動態(tài)存儲區(qū)分配：當函數(shù)(或分程序)執(zhí)行時為自動變量分配存儲空間；當函數(shù)(或分程序)結(jié)束時釋放自動變量所占的存儲空間。auto關(guān)鍵字可以省略。寄存器變量(register)intf(inta){ registerinti; ……}寄存器變量存在于CPU的寄存器中：當函數(shù)(或分程序)執(zhí)行時為寄存器變量分配寄存器；當函數(shù)(或分程序)結(jié)束時釋放寄存器變量所占用的寄存器。自動變量與寄存器變量之間的區(qū)別自動變量main(){