函數(shù)與編譯預處理.ppt

1、第6章 函數(shù)與編譯預處理,10學時（課堂+實驗）,目錄,6.1 模塊化程序設計與函數(shù) 6.2 函數(shù)的定義與調(diào)用 6.3 函數(shù)的嵌套、遞歸調(diào)用 6.4 變量作用域與存儲方式 6.5 編譯預處理 6.6 函數(shù)設計舉例,模塊化程序設計,在設計較復雜的程序時，我們一般采用的方法是：把問題分成幾個部分，每部分又可分成更細的若干小部分，逐步細化，直至分解成很容易求解的小問題。這樣的話，原來問題的解就可以用這些小問題來表示。 求解小問題的算法和程序稱為“功能模塊”。 在C語言中，這樣的“功能模塊”是通過函數(shù)來實現(xiàn)的，最終函數(shù)通過調(diào)用完成組合，形成的源程序文件就對應完整的功能要求。 函數(shù)是C語言程序最基本的單

2、位，一個C語言源程序往往由一個或多個函數(shù)組成，但是任何一個C語言源程序有且僅有一個main函數(shù)，程序執(zhí)行從main函數(shù)開始，在main函數(shù)中結束程序。,函數(shù)的分類,庫函數(shù) 自定義函數(shù),庫函數(shù),#include #include void main() int a, s; a = -100; s = abs(a); printf(數(shù)據(jù)%d的絕對值是%dn,a,s); ,(1)標準庫函數(shù)：函數(shù)的功能由系統(tǒng)提供，可以直接調(diào)用。 (2)調(diào)用標準庫函數(shù)，必須在程序中用編譯預處理命令把相應的頭文件包含到程序中。 (3)頭文件位于程序開始處。,引例,#include void main() int x,y,

3、sum,maxdata,i; printf(從鍵盤輸入變量x和y的值n); scanf(%d,%d, ,分析程序的功能： (1)輸出20個* (2)計算兩數(shù)之和 (3)找出兩數(shù)之間的大值,自定義函數(shù),用戶根據(jù)實際需求先定義函數(shù)，然后通過調(diào)用執(zhí)行函數(shù)，實現(xiàn)函數(shù)的功能。 運算類函數(shù)：為了完成某類運算，函數(shù)執(zhí)行結束后會得到運算結果，通常需要將這個結果反饋給調(diào)用它的函數(shù)。 操作類函數(shù)：為了完成某類操作，函數(shù)的執(zhí)行過程對應一系列操作，這類函數(shù)通常不需要產(chǎn)生反饋結果。,函數(shù)的定義,/函數(shù)首部 函數(shù)類型 函數(shù)名(參數(shù)列表) /大括號內(nèi)的稱為“函數(shù)體” 變量定義語句; 操作語句; return 語句; ,函數(shù)

4、的定義,函數(shù)首部 函數(shù)體 int max(int a, int b) int m; if(ab)m=a; elsem=b; return m; ,函數(shù)首部,函數(shù)類型 函數(shù)名(參數(shù)列表) 對于計算類函數(shù)，函數(shù)執(zhí)行結束后將向調(diào)用它的函數(shù)產(chǎn)生一個結果，這個結果的類型就是函數(shù)類型，對于操作類函數(shù)，函數(shù)類型通常定義為void。 函數(shù)名由用戶自己定義，其命名規(guī)則和變量名相同。 參數(shù)是指函數(shù)調(diào)用時需要提供的初始數(shù)據(jù)，各參數(shù)之間用逗號分隔。 參數(shù)列表的形式為： 參數(shù)1類型 參數(shù)1名,參數(shù)2類型 參數(shù)2名,.,參數(shù)n類型 參數(shù)n名 如果函數(shù)調(diào)用時不需要提供初始數(shù)據(jù)，則圓括號內(nèi)的參數(shù)可以為空，但是括號不能省略，這

5、樣的函數(shù)稱為無參函數(shù)，反之則為有參函數(shù)。,int max(int a, int b) int m; if(ab)m=a; else m=b; return m; ,函數(shù)體,函數(shù)體由大括號括起來，用于實現(xiàn)函數(shù)功能的若干條語句均寫在函數(shù)體內(nèi)。 計算類函數(shù)需要向調(diào)用它的函數(shù)產(chǎn)生一個反饋結果，這個結果稱為函數(shù)返回值，函數(shù)體內(nèi)需要有return語句。 函數(shù)返回值類型和函數(shù)類型應該一致，不一致時以函數(shù)類型為準。,int max(int a, int b) int m; if(ab)m=a; else m=b; return m; ,程序的執(zhí)行,#include void main() int x=3,y=

6、5,z; int max(int a,int b); z=max(x,y); printf(最大數(shù)是：%dn,z); int max(int a,int b) int m; if(ab)m=a; elsem=b; return m; ,主調(diào)函數(shù)：發(fā)出調(diào)用請求的函數(shù)。 被調(diào)用函數(shù)：接受調(diào)用請求的函數(shù)。 (1)程序的執(zhí)行是從主函數(shù)main開始的。 (2)遇到調(diào)用語句時，暫停主函數(shù)main的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行被調(diào)用的自定義函數(shù)max。 (3)函數(shù)發(fā)生調(diào)用時，參數(shù)a和b被分別賦值為3和5。 (4)執(zhí)行函數(shù)，變量m中存放的是變量a和b中的最大值5，使用return語句將其反饋給調(diào)用它的主函數(shù)main。 (5

7、)被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行結束后，返回至主函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行，程序在主函數(shù)main中結束。,函數(shù)的參數(shù),參數(shù)的類型 參數(shù)的傳遞,參數(shù)的類型,#include void main()/主調(diào)函數(shù) int x=3,y=5,z; int max(int a,int b); z=max(x,y);/調(diào)用語句 printf(最大數(shù)是：%dn,z); /被調(diào)用的自定義函數(shù)max int max(int a,int b) int m; if(ab)m=a; elsem=b; return m; ,(1)實際參數(shù)：主調(diào)函數(shù)中調(diào)用語句括號內(nèi)出現(xiàn)的參數(shù)，簡稱實參。 /x和y是實際參數(shù) (2)形式參數(shù)：被調(diào)用函數(shù)中函數(shù)定義時括號內(nèi)出

8、現(xiàn)的參數(shù)，簡稱形參。 /a和b是形式參數(shù),參數(shù)的傳遞,函數(shù)調(diào)用時，實際參數(shù)按照位置上的對應關系依次傳遞給形式參數(shù)。 值傳遞 地址傳遞 參數(shù)的傳遞為右結合性。,值傳遞,#include void main()/主調(diào)函數(shù) int x=2,y=3; void swap(int a,int b); swap(x,y);/調(diào)用語句 /被調(diào)用的自定義函數(shù)swap void swap(int a, int b) int temp; if(ab) temp=a; a=b; b=temp; ,將實參的數(shù)據(jù)值單向傳遞給對應的形參，但是形參的改變不會影響對應的實參。 (1)主函數(shù)開始執(zhí)行時，給實際參數(shù)分配存儲空存儲

9、變量值。 (2)函數(shù)調(diào)用時，給形式參數(shù)分配空間，實際參數(shù)傳值給對應的形式參數(shù)。 (3)實際參數(shù)和形式參數(shù)占用不同的存儲空間。,函數(shù)的調(diào)用,函數(shù)聲明 嵌套調(diào)用 遞歸調(diào)用,函數(shù)聲明,#include void main()/主調(diào)函數(shù) int x=3,y=2; /函數(shù)聲明 void swap(int a,int b); swap(x,y);/調(diào)用語句 /被調(diào)用的自定義函數(shù)swap void swap(int a,int b) int temp; if(ab) temp=a; a=b; b=temp; ,調(diào)用一個函數(shù)之前，先要對其返回值類型、函數(shù)名和參數(shù)進行聲明。 (1)C語言中，函數(shù)聲明是一條語句，

10、所以函數(shù)聲明的末尾一定要有分號。 (2)函數(shù)聲明的格式和函數(shù)首部的形式是一致的。 (3)聲明參數(shù)時可以只聲明參數(shù)類型，參數(shù)名可以缺省，也就是說以下兩種函數(shù)聲明形式都是正確的。 int max(int x, int y); 或int max(int, int);,#include void main() int x,y; void printstar();/輸出*，圖示中*個數(shù)為20 int sum(int a, int b);/找出兩數(shù)的和 void max(int a, int b);/找出兩數(shù)的最大值 printf(“從鍵盤輸入變量x和y的值n); scanf(%d,%d, /通過對自定義

11、函數(shù)的調(diào)用實現(xiàn)程序功能 ,函數(shù)綜合舉例,已知程序的主函數(shù)main部分代碼如下，請分別設計3個自定義函數(shù)實現(xiàn)圖示的輸出結果。,嵌套調(diào)用,編寫程序，計算圓柱體的體積。,#include #define PI 3.14 float v(float h, float r);/函數(shù)聲明 void main() float h,r,tj; printf(輸入圓柱體的高和圓半徑：); scanf(%f,%f, ,嵌套調(diào)用,float v(float h, float r)/自定義函數(shù)v，求圓柱體體積 float tj; tj=h*PI*r*r; return tj; float s(float r)/自定義

12、函數(shù)s，求圓面積 float area; area=PI*r*r; return area; ,tj=h*s(r); (1) main函數(shù)調(diào)用自定義函數(shù)v (2) 自定義函數(shù)v調(diào)用自定義函數(shù)s,遞歸調(diào)用,#include void main() int x,y,z,n; int max(int a, int b); x=2; y=8; z=-12; /調(diào)用max找出x、y、z的最大值 /并賦值給變量n n = max(y, z); n = max(x, n); printf(“最大值是%dn”,n) ,int max(int a, int b) int m; if(ab)m=a; elsem=

13、b; return m; ,n = max(x, max(y,z);,遞歸調(diào)用,編程計算n!，其中n從鍵盤輸入。,#include void main() int i,n; long result=1; printf(從鍵盤輸入變量n的值n); scanf(%d, ,如果要求設計自定義函數(shù)計算n!，程序該如何編寫呢？,遞歸調(diào)用,編程計算n!，其中n從鍵盤輸入。 分析n!的數(shù)學表達式 (1)當n等于0或1時，n!=1 (2)當n大于等于2時，n!=n*(n-1)*(n-2)*2*1 表達式1 事實上，(n-1)!=(n-1)*(n-2)*2*1 表達式2 合并表達式1和表達式2，可以得到下面的表

14、達式3 (3)n!=n*(n-1)! 如果定義函數(shù)f(n)=n!，那么n!也可以表示為f(n)=n*f(n-1),遞歸調(diào)用,定義函數(shù)f(n)計算n!,/直接遞歸 /函數(shù)在本函數(shù)體內(nèi)直接調(diào)用本函數(shù) long f(int n) long fac; if(n=0 | n=1) fac=1; else fac=n*f(n-1); /*調(diào)用f(n)計算n!的過程中又調(diào)用了函數(shù)f(n-1)*/ return fac; ,遞歸調(diào)用,函數(shù)在執(zhí)行過程中對自己的調(diào)用，稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。 直接遞歸：函數(shù)在本函數(shù)體內(nèi)直接調(diào)用本函數(shù)，稱為直接遞歸。 間接遞歸：函數(shù)調(diào)用其它函數(shù)，其他函數(shù)又調(diào)用本函數(shù)，稱為間接遞歸。 遞

15、歸調(diào)用的兩個條件 要解決的問題可以分解成一個新問題，這個新問題的解法與原問題的解決方案相同，不同的只是數(shù)據(jù)值的變化，也就是調(diào)用時傳遞給形參的數(shù)據(jù)值有所不同。 必須有一個結束條件，在滿足結束條件時遞歸結束。,變量的作用域,變量有效的范圍稱為變量的作用域。 (1)局部變量 (2)全局變量,變量的作用域,局部變量：在某一范圍內(nèi)定義的變量，其作用域僅限于定義它的范圍內(nèi)。 全局變量：定義在函數(shù)之外的變量，它的作用域是從定義處開始，到所在文件結束。 說明： 局部變量只能在定義它的范圍內(nèi)有效，超出該范圍使用即會語法報錯。 不同函數(shù)里面的局部變量可以同名，因為局部變量只在定義它的函數(shù)內(nèi)有效。 一個C文件中的全

16、局變量和局部變量可以同名，但是在局部變量有效的范圍內(nèi)同名的全局變量被屏蔽。,變量的作用域,#include int x1=2,y1=3;/定義全局變量 void main() int x2=5,y2=7;/定義函數(shù)局部變量 int s1,s2,s3; s1=x1+y1; s2=x2+y2; int x3=7,y3=9;/定義復合語句局部變量 s3=x3+y3; printf(全局變量求和：%dn,s1); printf(函數(shù)局部求和：%dn,s2); printf(復合語句局部變量求和：%dn,s3); ,外部變量的使用,如果想在一個C源程序的所有文件中使用全局變量，需要用extern將其聲明

17、為外部變量，語法格式為： extern 全局變量類型 全局變量名;,變量的生存期,動態(tài)變量：變量在使用時才分配存儲空間，使用完畢立即釋放。 靜態(tài)變量：變量在定義時即分配存儲空間直至整個程序結束。 靜態(tài)變量需要用關鍵字static聲明，定義靜態(tài)變量的形式為： static 變量類型 變量名; 說明： 靜態(tài)局部變量作用域僅在定義它的函數(shù)內(nèi)有效，但是它的生存期為整個程序。 靜態(tài)局部變量若未賦初值，系統(tǒng)自動賦值0。 函數(shù)第一次調(diào)用時給靜態(tài)局部變量賦初值，函數(shù)調(diào)用結束，靜態(tài)局部變量的存儲空間不會被釋放。,變量的生存期,編程計算15的階乘并輸出計算結果。,#include int fac(int n);/

18、函數(shù)聲明 void main() int i,result; for(i=1;i=5;i+) result=fac(i); printf(%d! = %dn,i,result); ,int fac(int n) static int f=1; f=f*n; return f; ,編譯預處理,含義：預處理是指在進行詞法掃描和語法分析之前所作的工作。 預處理是C語言的一個重要功能，它由預處理程序負責完成。 預處理命令是“#”開頭的行。一般都放在源程序文件的開頭，被稱為預處理部分。,宏定義,宏定義是用一個標識符來表示一個字符串，這個標識符稱為宏名，定義形式為： #define 宏名(參數(shù)) 字符串

19、無參宏定義 有參宏定義 說明 宏定義不是語句，在行末不加分號。 宏定義必須寫在函數(shù)之外，其作用域為宏定義命令起到源程序結束，使用#undef命令可以終止宏定義的作用域。 宏名一般用大寫字母表示，以便與變量區(qū)別。,宏定義,#include #define PI 3.14 #define M 3 #define N M*M #define L(r) r*r #define S(x) x+2 void main() float area; float s(float radus); area=s(M); printf(圓面積是：%.2fn,area); float s(float radus) float result; result=PI*L(radus); return result; ,/無參宏定義,/有參宏定義,文件包含,文件包含命令行的一般形式： #include 文件名 #include 說明： #include 文件名和#include 的區(qū)別 使用尖括號表示在包含文件目錄中查找，而不在源文件目錄中查找。 使用雙引號表示首先在當前的源文件目錄中查找，若未找到才