C语言程序设计第7章-函数.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,C,语言程序设计,主编：连卫民 何 樱,第,7,章 函数,本章主要内容：,7,.1,函数概述,7,.2,函数的定义与调用（重点）,7,.3,函数的嵌套与递归（重点）,7,.4,局部变量与全局变量,7,.5,变量的存储类型,7,.6,内部函数与外部函数,本章教学要求：,了解,函数的基本概念和分类,熟悉,变量存储属性的概念及其应用,掌握,函数的定义形式、函数的参数和函数的返回值、函数的嵌套调用和递归函数的设计方法,7,.1,函数概述,7,.1.1,函数的概念,C,语言的函数与数学的函数十分,相似,。,数学函数,“,y=f(x),”,表示,：,对于,自变量,x,的每个给定值，总是按照一定的规律,f,给出它的结果,y,。,例如：对于函数式,y=x,2,+3x+4,，,C,语言可定义为,：,函数,就是具有一定功能的可以单独命名的程序段。,一个函数一般完成单一的,功能,。,函数,是,C,程序的基本模块，通过对函数模块的调用实现特定的功能,。,第7章 函数,7,.1,函数,概述,7,.1.2,函数分类,在,C,语言,中，可以,从不同的角度对函数,分类。,1,.,根据函数自身形式划分,（,1,）无参函数,：函数名后括号中没有参数（调用时,无数据传送,）。,（,2,）有参函数,：,函数名后括号,中有,参数,（,调用时有数据,传送,）,。,2.,从用户角度划分,（,1,）标准函数（即库函数）：,是,C,语言的系统软件为用户提供的无需定义就可以直接使用的函数。,（,2,）自定义函数：,是由用户按照需要编写的函数。,第7章 函数,7,.1,函数,概述,7,.1.2,函数,分类,3.C,语言程序总体结构,C,语言程序,是由一个或多个函数模块组成，每个函数都具有相对独立的单一功能。所以，我们说,C,语言程序是函数的集合体。,有且只有一个函数称为,主函数,，程序的执行总是从主函数开始。,主函数中的所有语句执行完，则程序执行结束。,假设某个程序由,main,函数和其它五个函数组成，如,图7,-1,所示,。,第7章 函数,7,.2,函数的定义及调用,C,语言中的标准函数用户可以直接使用，而自定义函数需要用户先定义后使用。,7,.2.1,函数的定义,1,函数定义,的,格式,定义格式,：,图,。,说明,：任何函数都是由函数首部和函数体两部分组成。函数首部由函数类型、函数名和函数参数组成，函数体由说明部分和执行部分组成。,【,例7,-1】,定义一个求两个整数和的函数。,【,例7,-2】,定义输出一串字符的函数。,注意,：在函数定义时，函数名要反映函数的功能；每一个函数要完成一个具体的功能；函数定义不能嵌套，也就是说在函数体内不能再定义函数。,第7章 函数,7,.2,函数的定义及调用,7,.2.1,函数的定义,2,函数参数,函数参数分为形参和实参两种，作用是实现数据传送。,定义函数时的参数称为,形式参数,，简称形参。因为该参数在该函数被调用之前是没有确定值的，只是形式上的参数，这种参数只有在函数被调用时通过实参来获取值。,调用函数时的参数称为,实际参数,，简称实参。,强调,：函数的参数表示实现该函数功能所必需的,已知条件，,在定义函数时以形参的形式给出。,【,例7,-3】,定义一个求,n,个整数和的函数,。,说明：,数组作为形参时其长度可省略。,第7章 函数,7,.2,函数的定义及调用,7,.2.1,函数的定义,3,函数的类型和返回值,函数的类型在函数名前面给出，表明该函数返回值的类型。,函数返回值是指函数被调用之后，用,return,语句返回主调函数的值。,return,语句的格式：,return,表达式,;,或,return(,表达式,);,或,return;,一般地，,函数,的,类型,应与,return,语句后表达式的类型一致,。,当函数体,没有,return,语句或,return,后,没有,表达式,，,表示函数没有明确的返回值，,此时,函数的类型一般定义为空类型，即,void,类型。,如例,7-2,的,hello,函数,。,return,控制程序,流程返回主调函数，宣告,函数调用结束,。,第7章 函数,7,.2,函数的定义及调用,7,.2.2,函数的调用,1.,函数调用方式,一般形式函数,名（实参表列）,三,种方式,：,（,1,）函数语句：,函数调用的一般形式加上分号。,例如：,hello,();,（,2,）函数表达式,：函数出现在一个表达式中，这种表达式称为函数表达式。,例如,：,x=max(,a,b,)+2;,（,3,）函数参数,：函数作为另一个函数调用的实际参数出现。,例如,：,m=max(,a,max,(,b,c,);,说明：三种调用方式中后两种要求函数必须有明确的返回值。,第7章 函数,7,.2,函数的定义及调用,7,.2.2,函数的调用,2.,函数调用中的参数,参数,是函数调用时进行信息交换的载体，其传递方式是单向传送，即数据由实参传给形参,。,要,求实参与形参个数相等、类型对应一致，并且实参的值必须确定,。,参数之间的数据传递一般有,两种形式：,（,1,）传值,（,普通变量作为函数参数,）,函数调用,时,，系统给形式参数分配存储空间，按数据复制的方式，实参把数据传递给形参,。数据传递,是,单向的值传送，,形参与实参分别占用不同的存储空间。,调用结束后，被调函数中所有变量（包含形参）的存储空间释放，不能再被使用，其值也不会再传回给实参,。,例如：,调用例,7-2,中,sum,函数的完整程序,第7章 函数,7,.2,函数的定义及调用,7,.2.2,函数的调用,2.,函数调用中的参数,（,2,）传地址（数组名,作为,函数参数,）,当需要,把,数组的全部元素传递到另一函数中,处理,时使用。,数组,名作参数，实参和形参都应使用数组,名,，,并且在主调函数和被调函数中分别进行定义,。,例如：调用,例,7-3,中,sumn,函数的完整,程序,当执行“,s=,sumn,(x,10),”语句时，将数组,x,的首地址（假设为,1020,）传送给形参数组,a,，从而形参数组,a,与实参数组,array,共用相同的一组存储单元，,如图,7-2,所示,。,值得,强调,：,在,被调函数,中并没有,为形参数组另外开辟存储单元，也没有进行复制式传递数组元素的值，而是通过与实参数组共享存储单元而达到目的。,第7章 函数,7,.2,函数的定义及调用,7,.2.2,函数的调用,3.,被调函数的声明,若函数,定义放在调用它的函数之前，主调函数中可以直接使用该函数,。否则要,在主调函数中先声明该,函数。,函数声明的,一般格式,为：,类型,标识符 函数名,(,函数参数表,);,函数声明的内容,就是函数定义的首部内容，也称函数模型（或函数原型）。向编译系统提供函数名、函数类型、函数参数的个数、类型等信息。,【,例7,-4】,函数声,明可以,省略形参名，仅有形参类型，也可二者均,省略,。如：,float max(,float,float,),；,或,float max(),；,函数,声,明,可以函数定义的外部。,省略,函数,声明,：整型函数、被,调函,数放在主调函数之前,，在,程序开头对定义的所有函数进行声明。,第7章 函数,7,.3,函数的嵌套和递归,7,.3.1,函数的嵌套调用,在调用一个函数的过程中又调用了另一个函数，称为函数的嵌套调用。,【,例7,-5】,求组合数。,分析,：由于运算式中，多次用到阶乘运算，所以把阶乘运算定义成一个函数，供多次使用。,C,语言中函数的定义是平行的、独立的，不允许在一个函数体内定义另一个函数，但是,C,语言允许在一个函数的定义中调用另一个函数。这样就出现了函数的嵌套调用，如,图7,-3,所示,。,函数嵌套的级数是不受限制的。但是，函数嵌套的级数越多，执行效率就越低。,第7章 函数,7,.3.2,函数的,递归,调用,函数的,递归调用,是在调用一个函数的过程中又直接或间接地调用该函数本身。在调用函数的过程中又调用了本函数，这称为直接递归调用。而在调用函数中通过调用其他函数调用本函数，这称为间接递归调用。,【,例7,-6】,设计一个递归函数计算,n!,。,（,1,）递归调用的条件,：原问题化为新问题，新问题与原问题的解决办法相同；经过有限次数的划分，最终获得解决。,（,2,）递归调用的特点,：程序简洁清晰，可读性强，但开销比较大。,（,3,）递归调用的过程,：,“,递推”阶段；,“,回归”阶段。,图,第7章 函数,7,.3,函数的嵌套和递归,7,.4,局部变量和全局变量,定义,一个变量后，只有在该变量的作用域内才能使用这个变量。在,C,语言中，按作用域可以把变量分为局部变量和全局变量。,7,.4.1,局部变量,在函数体内定义的变量称为局部变量，也称内部变量,局部变量只在定义它的函数体内有效。,在不同的函数体内可以定义同名的变量，这些变量互不干扰。,【例7,-8】,阅读下列程序，注意同名的局部变量的使用。,说明,:,（,1,）主函数中定义的变量只在主函数中有效。,（,2,）不同函数中可以使用相同,变量,名，不会发生冲突。,（,3,）形参也是局部变量。,（,4,）在一个函数内部可以使用复合语句来定义变量，这样 的变量只在本复合语句中有效。,第7章 函数,7,.4,局部变量和全局变量,7,.4.2,全局变量,在函数体外定义的变量称为全局变量，也称外部变量。,全局变量可以被本文件中的函数所共用，它的有效范围是从定义变量的位置开始到本源文件结束。,【例7,-9】,用函数实现两个变量值的交换,普通变量作函数参数时是,单向的“值”,传递，形参和实参都是,局部变量,，各自,作用域,不同。此时用全局变量实现（,修改程序,）,说明：,（,1,）全局变量可以为多个函数共用,，降低,函数的独立性,。,建议,只有在必要时才设置全局变量,。,（,2,）,当全局变量名与局部变量名相同时，在局部变量的有效范围内全局变量不起作用,。,（,3,）,全局变量的作用域是从定义处开始到整个程序结束。若想在定义点之前引用，需要用关键字“,extern”,作引用说明。,第7章 函数,7,.5,变量的存储类型,变量,是对程序中数据存储空间的抽象,，,完整的变量定义应该确定它的两种,属性,：,存储类型,和,数据类型。,数据类型,是变量的操作属性,，表明变量的取值范围和可以执行的操作。存储类型是变量的存储,属性,，表明,变量在内存中的存储方法,。,7,.5.1,存储空间的划分,计算机的存储器：内存储器、外存储器和寄存器。,计算机的内存可以分为程度区、静态存储区和动态存储区,静态,存储,是指在程序运行期间分配固定的存储空间，该存储空间直到程序运行结束后才被释放,；,动态存储,是,在程序运行期间根据需要进行动态的分配存储空间，该存储空间不需要时立即释放,。,变量,的存储方式实质上描述了变量的时间,特性,。,第7章 函数,7,.5,变量的存储类型,在,C,语言中，,变量的存储,类型有四种：自动,的,(auto),、,静态,的,(static),、,寄存器,的,(register),、,和外部,的,(extern),。,7,.5.2,局部变量的存储类型,1.,自动（,auto,）局部变量,定义局部变量,时，如果没有指定存储类型或使用了,auto,说明符，系统就认为所定义的变量具有自动存储类型,。,自动,存储类型用关键字,auto,表示，其中“,auto”,也可以省略。,int,a,b,；,等价于,auto,int,a,b,自动变量的存储单元被分配在内存的动态存储区,。,自动变量“用之则建，用完即撤,”。,强调：,自动变量定义后如果没有赋值，其初始值是不确定的。,第7章 函数,7,.5,变量的存储类型,7,.5.2,局部变量的存储类型,2.,静态（,static,）局部变量,定义局部变量,时,，指定,存储,类型为,static,的变量，称该变量为,静态局部变量,。,静态变量的存储单元分配在静态存储,区。,函数调用结束后，静态局部变量所占的存储单元不释放。在下一次函数调用时，该变量,可以保存上次,函数调用后,的值。,【例7,-10】,编程计算,1,！、,2,！、,3,！、,4,！和,5,！,说明：,（,1,）静态变量是在编译时赋,初值一,次。,如定义,静态变量时没有赋值，系统会自动赋初值,0,或空字符。,（,2,）静态局部变量在函数调用后仍然存在，,但其它函数不能用。,（,3,）,静态局部变量,降低,了程序的,可读性，尽量,少,用。,第7章 函数,7,.5,变量的存储类型,7,.5.2,局部变量的存储类型,3.,寄存器（,register,）局部变量,定义局部变量,时,，指定,存储,类型为,register,的,变量，称该变量,为,寄存器变量,。,寄存器变量具有与自动变量完全相同的,性质。区别,在于,：寄存器变量的,值保存在,CPU,的寄存器中,，这样,执行速度更,快。,通常把使用频率较高的变量（如循环次数较多的循环变量）定义为,register,类型,。,如：,register,int,i,j,；,说明：,（,1,）计算机系统,中的寄存器数目不等，寄存器的长度,也不同。当,不能实现时，系统会,自动处理,成自动（,auto,）变量,。,。,（,2,）只有局部变量（包括形参）才能定义为寄存器类型，全局变量不可定义为该存储类型。,第7章 函数,7,.5,变量的存储类型,7,.5.3,全局变量的存储类型,全局变量,是在函数外面定义的，它的存储单元在编译时被分配在内存的静态存储,区,。,当一个程序由多个源文件,组成,时，,全局变量,可分为静态（,static,）全局变量和非静态全局变量,。,1.静态（,static,）全局变量,所谓,静态全局变量,是指在定义全局变量的前面加,static,，从而限定该全局变量只在本文件中使用,。,如：,好处：,当,多人编写一个程序的不同文件时，可以按照需要命名变量，而不必考虑因与其他文件中的变量同名而导致错误发生，以保证文件的独立性,。,第7章 函数,7,.5,变量的存储类型,7,.5.3,全局变量的存储类型,2.,非静态全局变量,所谓,非静态全局变量,是指在定义全局变量的前面不加,static,（相当于省略,extern,），,使该全局变量可被别的文件使用,。,非静态全局变量在,使用它的文件,中要用,extern,作声明。,如：,说明,：,（,1全局变量,（静态、非,静态）都是在编译时分配存储单元的，其存储单元分配在静态存储,区,，,生存期,是整个程序的运行周期,。,（,2,）使用外部的全局变量应十分慎重，尽量少用。,（,3,）多,文件,C,程序的,执行方法之一：用,include,命令,在一个文件中把其它文件包含进来一起进行,编译。,第7章 函数,7,.6,内部函数和外部函数,函数,的本质是全局的，它可以被本文件中的其他函数任意调用。当一个程序由多个源文件组成时,，函数,可分为内部（,static,）函数和外部（,extern,）函数。,7,.6.1,内部函数,用,static,声明的函数为内部函数，也称为静态函数。,使用内部函数，可以使函数只局限于所在文件。,通常把只能由同一文件使用的函数和外部变量放在一个文件中，在它们前面都冠以,static,使之局部化，其他文件不能引用。,7,.6.2,外部,函数,用,extern,声明的函数为外部函数。,在定义函数中，凡是不加存储类型说明的函数都为外部函数。,【,例7,-12】,编程计算学生考试的平均,分（分析）。,第7章 函数,7,.6,内部函数和外部函数,7,.6.3,程序的分割编译,源程序由,多个源文件,组成，可以,按照一个个的源文件为单位对它们进行分别编译，然后再把分别编译后生成的目标文件链接成一个可执行文件。这样的编译过程称为分割编译,。,分割编译,处理,方式为,大型软件的集体开发提供了有力的支持，为软件的维护和扩充提供了便利,。,在,VC,+,环境下，实现分割编译的步骤,：,第一步：创建各个源程序文件,。,第二,步：建立工作区,。,选择：,文件,新建工作区，建空白工作区,第三步：建立工程文件,。,选择：文件新建工程,Win32 Console Application,第四步：将源程序文件添加到工程,。,选择：工程增加到工程文件,第五步：像一个文件程序一样编译、连接运行程序。,第7章 函数,7,.7,函数的程序设计举例,【,例7,-13】,求,20,以内的素数，要求编写一个判断素数的函数,。,分析,：,素数是指只能被,1,和自身整除的自然数。设计,一个判断素数的函数，它从主函数得到一个数，经过判断，是素数返回,1,，不是素数返回,0,。主函数对,1,20,之间的整数，调用判断素数函数，确定是否打印。,思考,：,主函数中为何不声明函数,prime(),？,prime,(),被调用的次数？,【,例7,-14】,写两个函数，分别求两个整数的最大公约数和最小公倍数，用主函数调用这两个,函数并,输出结果，两个整数由键盘,输入。,分析：,可以用辗转相除法求,最大公约数，则,最小公倍数,=,uv,/,最大公约数。,第7章 函数,7,.7,函数的程序设计举例,【,例7,-15】,写一函数，实现把一个数组中的值逆序存放。,分析：,要对一个数组中的元素进行操作，需要数组名作函数的参数进行地址传递。实现一组数据的逆序存放可采用首尾元素互换的方法。,第7章 函数,7,.7,函数的程序设计举例,【,例7,-16】,汉诺塔问题,。据传古代印度布拉玛庙里僧侣们玩一种称为汉诺塔的游戏，据说游戏结束就标志着世界末日的到来。游戏的装置是一块铜板，上面有三根杆，最左杆自下而上、由大到小顺序串有,64,个金盘子，呈一个塔形，,如图,7-10,所示,。游戏要求把左边杆上的金盘子全部移到最右边的杆上，条件是一次只能移动一个盘子，并且不允许大盘子在小盘子上面,。,分析：,假定僧侣们要把,n,个盘子按题中的规定由,a,杆借助,b,杆移到,c,杆。模拟这一过程的算法称为,hanoi,(,n,a,b,c,),。那么可用三步实现：,第一步,：,把,a,杆上面的,n-1,个,盘子设法借助,c,杆移动到,b,杆上,，记,做,hanoi,(n-1,a,c,b),。,第二,步：,把,第,n,个盘子从,a,杆移到,c,杆。,第三,步：,把,b,杆,上面的,n-1,个,盘子设法借助,a,杆移到,c,杆上，,记做,hanoi,(n-1,b,a,c),。,上述三步描述了一个汉诺塔游戏的递归算法。,第7章 函数,本章结束！,