c++編程自定義函數(shù)

1、1第2-4講 自定義函數(shù)函數(shù)的根本知識函數(shù)的定義函數(shù)的參數(shù)函數(shù)的返回值函數(shù)的調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般形式調(diào)用的方式嵌套調(diào)用遞歸調(diào)用函數(shù)與數(shù)組局部變量和全局變量變量的動態(tài)存儲方式和靜態(tài)存儲方式24.1 概述C語言函數(shù)分為兩類：庫函數(shù)scanf printf sqrt cos strcmp自定義函數(shù)main每個程序必須有一個main函數(shù)說明程序運行的起始點只用一個main編程，可能使程序太大、太復雜例4-1，輸出如下圖內(nèi)容：34在面向過程的程序設計中，一個較為復雜的程序一般通過模塊化，分解成主模塊與假設干子模塊的組合，即一個主函數(shù)與假設干子函數(shù)。“分的優(yōu)點：便于自上而下的模塊化編程；通過在適當?shù)牡胤绞褂?/p>

2、函數(shù)，可以減短源程序的長度；更容易定位和隔離有錯誤的函數(shù)，便于進一步的檢查；函數(shù)可以被其他多個程序使用。模塊化程序設計可以把大型程序組織成小而獨立的程序段模塊，它們單獨命名，是單個的可調(diào)用的程序單元。在C語言中，每個模塊就是一個函數(shù)，負責完成單個任務。C語言程序一般都由許多小的函數(shù)組成。5模塊化程序設計的特征：每個模塊只做一件事情。模塊之間的通信只允許通過調(diào)用模塊來實現(xiàn)。某個模塊只能被更高一級的模塊調(diào)用。如果不存在調(diào)用與被調(diào)用關系，模塊之間是不能直接通信的。所有模塊都是使用控制結構設計成單入口、單出口的系統(tǒng)。6例4-2，將例4-1中重復執(zhí)行的局部改寫成函數(shù)/ 函數(shù)聲明原型/ 函數(shù)調(diào)用/ 函數(shù)定

3、義函數(shù)體函數(shù)派生數(shù)據(jù)類型函數(shù)名標識符函數(shù)具有與之相關的類型使用之前，函數(shù)名及其類型必須已經(jīng)聲明和定義。7多函數(shù)程序函數(shù)就是含有執(zhí)行某個特定任務的代碼塊。函數(shù)一旦設計和封裝后，就可以看作是一個“黑盒子，它從主程序中獲得一些數(shù)據(jù)，并返回一個值。函數(shù)操作的內(nèi)部細節(jié)對程序的其他局部是不可見的。程序所知道的函數(shù)就是：輸入什么數(shù)據(jù)以及輸出什么數(shù)據(jù)。每個C程序至少包含一個函數(shù)，即main函數(shù)主函數(shù)。由主函數(shù)調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(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)用任意屢次。一個程序可以保存在一個或多個源文件中。各個文件可以單獨編譯，并可以與庫中已編譯過的函數(shù)一起加載。84.2 函數(shù)的根本知識一

4、、函數(shù)的定義 包括以下元素函數(shù)名函數(shù)類型參數(shù)列表局部變量聲明函數(shù)語句返回語句函數(shù)頭函數(shù)體9 函數(shù)定義的一般格式：函數(shù)類型 函數(shù)名形式參數(shù)列表/函數(shù)頭，末尾沒有； 局部變量聲明； 語句1; 語句2; . return 語句；函數(shù)類型，即函數(shù)帶回來的值的類型。缺省為int。如不返回任何值，那么函數(shù)類型應指定為void也是C的根本類型之一10形參，以接收從調(diào)用函數(shù)發(fā)送來的數(shù)據(jù)。形參列表包含了變量的聲明，變量之間用逗號分隔開；一般格式為：type1 name1, type2 name2, , type n name n其中： type1 , type2 , type n 是類型標識符，表示形參的類型；

5、 name1, name2, , name n 是形參名。float quadratic(int a, int b, intc) .double power(double x, int n) .float mul(float x, float y) .int sum(int a, int b) .int sum(int a, b) . 錯形參可以沒有，即“無參函數(shù)。可以在參數(shù)列表的括號中使用關鍵字voidvoid PrintLine(void) .函數(shù)在沒被調(diào)用時，形參只是一個符號。只有函數(shù)在被調(diào)用時，才由主調(diào)函數(shù)將實際參數(shù)實參賦予形參。11函數(shù)體，包含了函數(shù)聲明及完成任務所需的語句。依次為：

6、1) 局部變量，即本函數(shù)所需的變量；2) 完成函數(shù)任務的語句；3) return 語句，返回函數(shù)所得的值。不返回函數(shù)值可以省略return語句，但要注意把函數(shù)的返回類型聲明為void。函數(shù)體可以為空，即“空函數(shù)。此函數(shù)不作任何工作，沒有任何實際作業(yè)?？上日嘉?，再補充幾種典型的例如：1213函數(shù)的類型和返回值函數(shù)的返回值類型應當屬于某個確定的類型。如果在定義函數(shù)時不指定函數(shù)類型，系統(tǒng)會隱含指定函數(shù)類型為int，函數(shù)結束也需返回一個int型值。函數(shù)的返回值由 return 語句給出。 return表達式； 或 return 表達式；如果函數(shù)沒有返回值，函數(shù)名前的類型標識符為void，return

7、語句可省略不寫。 如果return中的值與函數(shù)值的類型不一致，那么以函數(shù)類型為準。即在返回時先作隱含的類型轉(zhuǎn)換，然后再返回。/ 3.5 被轉(zhuǎn)換成 3 后返回給主函數(shù) 14例4-3，編寫一個函數(shù)用于獲取三個整數(shù)的最大值。15二、函數(shù)的調(diào)用函數(shù)的調(diào)用一般格式： 函數(shù)名 實參列表； 實參列表中的參數(shù)應與函數(shù)原型中形參的個數(shù)相同、類型相符 一一對應。 主調(diào)函數(shù)向被調(diào)函數(shù)以值傳遞的方式傳遞。1617 函數(shù)調(diào)用的執(zhí)行過程main( ) mul(10,5)調(diào) mul(10,5) 返回 結束保存：返回地址當前現(xiàn)場恢復：主調(diào)程序現(xiàn)場返回地址18函數(shù)調(diào)用的方式 函數(shù)調(diào)用可以作為一條語句出現(xiàn)，這時函數(shù)可以沒有返回值

8、。PrintLine();函數(shù)調(diào)用也可以出現(xiàn)在表達式中，這時必須有一個明確的返回值。a=mul(10,5);printf(%dn, mul(a, b) );If( mul(m, n) total ) printf(Large);函數(shù)不能用在賦值語句的左邊。 mul(a, b) 15； 錯 19函數(shù)的嵌套調(diào)用 C語言 不允許函數(shù)嵌套定義，即：在函數(shù)定義中再定義一個函數(shù)是非法的。C語言的函數(shù)定義都是互相平行、獨立的。C語言可以嵌套調(diào)用函數(shù)，即在調(diào)用函數(shù)的過程中，又調(diào)用另一個函數(shù)。main( ) 結束 return returnfun1( )調(diào)fun1( )fun( )調(diào)fun( )20例4-4，用

9、函數(shù)實現(xiàn)21三、函數(shù)的聲明函數(shù)原型 返回類型 函數(shù)名形式參數(shù)表；函數(shù)原型是一條程序語句，必須以分號結束。C程序中的所有函數(shù)在使用之前都必須聲明，即先聲明后使用。如果被調(diào)函數(shù)的定義出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)之前，可以不必聲明。函數(shù)原型聲明可在所有函數(shù)包括main之前。全局原型，該函數(shù)對程序中的所有函數(shù)都是可用的。函數(shù)原型聲明位于某函數(shù)定義之中。局部原型，該函數(shù)主要是被包含它們的函數(shù)使用。標準庫函數(shù)的函數(shù)原型都在頭文件中提供，可用 # include 包含這些原型文件。 函數(shù)原型和函數(shù)定義在返回類型、函數(shù)名和參數(shù)表上必須完全一致。 函數(shù)原型的參數(shù)表可不必包含參數(shù)名稱，而只要包含參數(shù)類型即可。例如： int m

10、ax(int, int,int); 等價于：int max(int a, int b,int c);22例4-5，隨機函數(shù)rand 和srand的使用rand()，返回一個0RAND_MAX(32767)之間的隨機整數(shù)。RAND_MAX和rand定義在頭文件中計算機產(chǎn)生的是一個偽隨機數(shù)，即這個隨機數(shù)序列有一個長度，會出現(xiàn)重復用srand(int seed)，其參數(shù)稱為隨機數(shù)序列種子。即不同的偽隨機數(shù)序列種子，可以得到不同的偽隨機數(shù)序列。一般采用系統(tǒng)時間作為隨機數(shù)序列種子，例如： srand(unsigned int) time(NULL);23244.3 函數(shù)的類型根據(jù)是否有參數(shù)，是否有返回值

11、，可以將函數(shù)分為以下幾種類型：類型1：無參數(shù)、無返回值的函數(shù)。類型2：有參數(shù)、無返回值的函數(shù)。類型3：有參數(shù)、有返回值的函數(shù)。類型4：無參數(shù)、有返回值的函數(shù)。25一、無參數(shù)、無返回值的函數(shù)當函數(shù)沒有參數(shù)時，不用從調(diào)用函數(shù)接收任何數(shù)據(jù)。同樣，它也不返回值，調(diào)用函數(shù)不會從被調(diào)用函數(shù)中接收任何數(shù)據(jù)。 function1() . . function2() . . function2() . . . . . 控制控制無輸入無輸出26例4-6，請編寫一個含有多個函數(shù)的程序，這些函數(shù)之間不進行任何數(shù)據(jù)通信。2728二、有參數(shù)、無返回值的函數(shù)調(diào)用函數(shù)和被調(diào)用函數(shù)之間的數(shù)據(jù)通信情況： function1()

12、. . function2(a) . . function2(x) . . . . . 參數(shù)值無返回值29實參和形參在數(shù)量、類型和順序上必須匹配。實參的值被逐個賦給形參 main() . function1(a1, a2, a3, ., am) . function1(f1, f2, f3, ., fn) . . 函數(shù)調(diào)用被函數(shù)調(diào)用實參形參30必須保證函數(shù)調(diào)用有匹配的參數(shù)。實參形參，多余的實參將被丟棄；實參形參，未匹配的形參將被初始化為垃圾值；數(shù)據(jù)類型的任何不匹配情況都將導致傳遞垃圾值。形參必須是有效的變量名，而實參可以是變量名、表達式或常量實參到形參的傳遞實現(xiàn)的是值的傳遞。被調(diào)函數(shù)中發(fā)生的一

13、切不會影響到實參中的變量。例4-7，修改例4-6，使得在調(diào)用函數(shù)中包含參數(shù)。 void PrintLine(char ch); void value(float p, float r, int n);313233三、有參數(shù)、有返回值的函數(shù)為確保程序間更高的可移植性，函數(shù)編碼中往往不包含任何I/O操作。調(diào)用函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)之間具有雙向通信。 function1() . . function2(a) . . function2(x) . . . . return(b); 參數(shù)值函數(shù)結果34例4-8，修改例4-7中的value函數(shù)，使其能將計算的sum值返回給main函數(shù)，由main函數(shù)按要求實現(xiàn)輸

14、出。同時擴展PrintLine函數(shù)，可將顯示字符的長度作為參數(shù)傳遞。3536四、無參數(shù)但有一個返回值的函數(shù)例4-9，設計一個與getchar 類似的函數(shù)來獲取一個整數(shù)。374.4 函數(shù)調(diào)用時參數(shù)的傳遞在函數(shù)未被調(diào)用時，函數(shù)的形參并不占有實際的內(nèi)存空間，也沒有實際的值。 只有在函數(shù)被調(diào)用時才為形參分配存儲單元，并將實參與形參結合。 實參類型必須與形參相符。 函數(shù)的參數(shù)傳遞指的就是形參與實參結合的過程。一、值調(diào)用 傳值調(diào)用 直接將實參的值傳遞給形參。 單向傳遞。 形參的改變不會影響到實參。38例4-10，傳值調(diào)用，將兩個數(shù)的值換位。39執(zhí)行主函數(shù)中的函數(shù)調(diào)用語句：swap(x,y);11xa22y

15、b在swap 子函數(shù)中：1x2y1a2b1x2y1x2y2a2b2a1btemp = a;a = b;b = temp;1temp1x2y1temp1temp返回主函數(shù)后：40 例4-11，從鍵盤上輸入字符，要求輸入字符為0-9十個數(shù)字。41二、 數(shù)組作為函數(shù)參數(shù) 數(shù)組元素可以作為調(diào)用函數(shù)時的實參，用法同單個變量，是單向傳遞 數(shù)組名做函數(shù)的參數(shù)函數(shù)調(diào)用時只需傳遞數(shù)組名。 在函數(shù)定義中，形參的類型必須與實參數(shù)組的相同，數(shù)組的大小不必指定。 函數(shù)原型中的參數(shù)也必須定義為一個數(shù)組。 例4-12：調(diào)用一個函數(shù)求數(shù)組元素之和4243 在C語言中，數(shù)組名表示的是該數(shù)組的第一個元素的地址。 傳遞數(shù)組名時，實

16、際上是把數(shù)組的地址傳遞給被調(diào)用函數(shù)。這樣被調(diào)用函數(shù)中的數(shù)組就指向內(nèi)存中相同的數(shù)組了。因此，在被調(diào)函數(shù)中，對形參數(shù)組元素的任何修改都將反映到調(diào)用函數(shù)的原始數(shù)組（實參數(shù)組）中。 把參數(shù)的地址傳遞給函數(shù)稱為地址傳遞（pass by address)或指針傳遞。謹 記44例4-13, 請編寫一個程序，使用一個函數(shù)來把有10個整數(shù)元素的數(shù)組按升序排列4546例4-14：調(diào)用一個函數(shù)求二維數(shù)組元素的最大值47例4-15：矩陣乘法484950三、結構體作為函數(shù)的參數(shù)分別傳遞各個結構成員像普通變量一樣來處理；如果結構很大，該方法就變得難以控制，效率也不高。傳遞整個結構將整個結構的副本傳遞給被調(diào)函數(shù)，函數(shù)對結構

17、成員的任何修改都不會影響實參。51例，編寫幾個對點和矩形操作的函數(shù)。定義點的結構類型定義矩形的結構類型521. 定義函數(shù)makepoint，它帶有兩個整型參數(shù)，并返回一個point類型的結構532. addpoint函數(shù)：將兩個點相加54注意要點：當函數(shù)的參數(shù)是一個結構類型時，主調(diào)、被調(diào)函數(shù)中相對應的實參、形參必須為相同的結構類型。當函數(shù)的返回值是一個結構時，必須將返回值賦給調(diào)用函數(shù)中的相同類型的結構變量。和其它類型的參數(shù)一樣，結構類型的參數(shù)也是通過“值傳遞的。例4-16，以將3個學生按成績由高到低排序為例55564.5 函數(shù)的遞歸調(diào)用函數(shù)可以直接或間接地調(diào)用自身，稱為遞歸調(diào)用。直接調(diào)用：間接

18、調(diào)用：void fun1(void) fun1( ); / 調(diào)用fun1自身 void fun1(void) fun2( ); void fun2(void) fun1( ); 57 遞歸的條件1須有完成函數(shù)任務的語句。2有一個確定是否能防止無限的遞歸調(diào)用的測試。3一個遞歸調(diào)用語句。該語句的參數(shù)應該逐漸逼近不滿足條件，以致最后斷絕遞歸。4先測試，后遞歸調(diào)用。#include void count(int val) / 遞歸函數(shù)可以沒有返回值 if (val 1) count(val -1); printf(ok:, val); / 顯示：“ok：整數(shù)值 printf(n);58例4-17，有5

19、個人坐在一起，問第5個人多少歲？他說比第4個人大2歲。問第4個人歲數(shù)，他說比第3個人大2歲。問第3個人歲數(shù)，他又說比第2個人大2歲。問第2個人歲數(shù)，他說比第1個人大2歲。最后問第1個人，他說是10歲。請問第5個人多大？“推理age(5) = age(4) + 2age(4) = age(3) + 2age(3) = age(2) + 2age(2) = age(1) + 2age(1) = 1“總結 由此計算出各年齡59遞歸的過程：第一階段：回歸。第二階段：遞推。60例4-18， 計算n!以5!為例，求值過程：5!5*4*3*2*15*(4!)5!5 * 4!4 * 3!3 * 2!2 * 1

20、!1處理遞歸調(diào)用每個遞歸調(diào)用向調(diào)用者的返回值5!5 * 4!4 * 3!3 * 2!2 * 1!1返回1返回2!2返回3!6返回4!24返回5!120最后值120616263 例4-19：漢諾塔問題有三根針A ，B，C。A針上有n個盤子，盤子大小不等，大的在下，小的在上，如圖示。要求把這n個盤子從A針移到C針，在移動過程中可以借助B針，每次只允許移動一個盤子，且在移動過程中在三根針上都保持大盤在下，小盤在上。ABC將n個盤子從A針移到C針可以分解為下面三個步驟：1)將A上n-1個盤子移到B針上借助C針；2)把A針上剩下的一個盤子移到C針上；3)將n-1個盤子從B針移到C針上借助A針；6465遞

21、歸并不節(jié)省存儲器的開銷，因為遞歸調(diào)用過程中必須在某個地方維護一個存儲處理值的棧。遞歸的執(zhí)行速度并不快，但遞歸代碼比較緊湊，并且比相應的非遞歸代碼更易于編寫與理解。在描述樹等遞歸定義的數(shù)據(jù)結構時，使用遞歸尤其方便。664.6 局部變量和全局變量一、局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義的變量，僅在該函數(shù)內(nèi)有效。 不同函數(shù)中可以使用相同名字的變量，互不干擾。 局部變量在定義時沒有明確的初始化值。 在函數(shù)開始運行時，局部變量在棧區(qū)中被分配空間，函數(shù)退出時，局部變量隨之消失。形式參數(shù)也是局部變量。例： void main( ) void func( ) int s; int s; 67二、全局變量 在任何函數(shù)之外定義

22、的變量，也稱為外部變量。 可以被本文件中其它函數(shù)所共用。它的有效范圍是從定義變量的位置開始一直到根源文件結束。 存放在內(nèi)存的全局數(shù)據(jù)區(qū)。 由編譯器建立，默認初始化為0。 int n=5; / 全局變量 void func( ) void main( ) int s; int m = n; n = s; 68說明全局變量的作用是增加了函數(shù)之間數(shù)據(jù)聯(lián)系的渠道。假設在一個函數(shù)中改變了全局變量的值，就能影響到其它函數(shù)。不成文的規(guī)定：全局變量的第一個字母用大寫表示。不在特別必要時，盡量不要使用全局變量全局變量在程序的全部執(zhí)行過程中都占用存儲單元。降低了函數(shù)的通用性。假設外部變量與其它文件的變量同名，移植

23、時就會出現(xiàn)問題，降低了程序的可靠性和通用性。降低程序的清晰性。一般要求把C程序中的函數(shù)做成一個封閉體，除了可以通過“實參形參的渠道與外界發(fā)生聯(lián)系外，沒有其它渠道移植性好，可讀性強。694.7 作用域與可見性作用域又稱作用范圍，它指的是標識符的有效范圍 可見性指的是標識符是否可以被引用。一、作用域分類函數(shù)原型作用域 是C 程序中最小的作用域 開始于函數(shù)原型聲明的左括號，結束于函數(shù)原型聲明的右括號。 double area ( double width, double length);70塊作用域局部作用域 塊是一對大括號括起來的一段程序 塊語句 在塊中聲明的標識符，其作用域從聲明處開始，一直到塊

24、結束的大括號為止。 具有塊作用域的標識符稱作局部標識符。void fun( int y ) / y 的作用域從此開始 int a,b; / a, b的作用域從此開始 if ( y0 ) int x; / x 的作用域從此開始 x = a + b; / x 的作用域到此結束 / a, b, y 的作用域到此結束 71void fun( int n) if( n5) int i; i=n; printf(%dn, i); else double i; i=n; printf(%fn, i); printf(%dn, i); / int i 的作用域從此開始/ int i 的作用域到此結束/ dou

25、ble i 的作用域從此開始/ double i 的作用域到此結束/ error! i 無定義72文件作用域全局作用域 在所有函數(shù)定義之外說明； 開始于聲明點，結束于文件尾(全局變量。 在頭文件的文件作用域中所進行的聲明，假設該頭文件被一個源文件嵌入，那么聲明的作用域也擴展到該源文件中，直到源文件結束。int number;int value; void main( ) a = 1; / error! a 無定義 number = 0; value = number + 1; printf(“%dn, i); int a;73二、可見性 程序運行到某一點，能夠引用到的標識符，就是該處可見的標識

26、符。 作用域可見性的一般規(guī)那么： 標識符要聲明在前，引用在后。 在同一作用域中，不能聲明同名的標識符。 在沒有互相包含關系的不同的作用域中聲明的同名標識符互不影響。 如果在兩個或多個具有包含關系的作用域中聲明了同名標識符，那么外層標識符在內(nèi)層不可見。74例4-20，作用域可見性實例175例4-21，作用域可見性實例2764.8 變量的存儲類型一、動態(tài)存儲方式與靜態(tài)存儲方式程序的內(nèi)存區(qū)域：靜態(tài)存儲方式：在程序的運行期間分配固定的存儲空間動態(tài)存儲方式：在程序的運行期間根據(jù)需要進行動態(tài)的分配存儲空間。 程序內(nèi)存空間 代碼區(qū)(code area)全局數(shù)據(jù)區(qū)(data area) 堆區(qū)(heap are

27、a) 棧區(qū)(stack area)存放程序的代碼全局數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)程序的動態(tài)數(shù)據(jù)程序的局部數(shù)據(jù)77動態(tài)存儲區(qū)存放的數(shù)據(jù)有：函數(shù)的形式參數(shù)自動變量函數(shù)調(diào)用時的現(xiàn)場保護和返回地址在程序執(zhí)行過程中，如果在同一個程序中兩次調(diào)用同一函數(shù)，分配給此函數(shù)中局部變量的存儲空間地址可能是不相同的。C語言中，變量和函數(shù)的屬性除了具有數(shù)據(jù)類型外，還具有存儲類型： auto自動的：采用堆棧方式分配內(nèi)存空間，屬于暫時性存儲，其存儲空間可以被假設干變量屢次覆蓋使用。 static靜態(tài)的：在內(nèi)存中是以固定地址存放的，在整個程序運行期間都有效。 register存放器的：存放在通用存放器中。 extern外部的：在所有函數(shù)和

28、程序段中都可引用。78二、auto變量函數(shù)的形參、其中定義的局部變量等，如不專門聲明為static，都是動態(tài)地分配存儲空間的，數(shù)據(jù)存儲在動態(tài)存儲區(qū)中。 自動變量“auto關鍵字可以省略。假設在定義變量時不寫auto，那么隱含確定為“自動存儲類型。程序中大多數(shù)變量屬于自動變量。auto int a=3, b; int a=3, b; 等價79三、用static聲明局部變量靜態(tài)局部變量，在靜態(tài)存儲區(qū)內(nèi)分配存儲單元。變量在程序的整個運行期間都不釋放。 static int i; static char bufBUFSIZE； 靜態(tài)存儲變量，假設無顯式初始化，那么在程序編譯時自動初始化為 0。即只初始

29、化一次，以后每次調(diào)用函數(shù)時不再重新賦初值，而只是保存上次函數(shù)調(diào)用結束時的值。雖然靜態(tài)局部變量在函數(shù)調(diào)用結束后仍然存在，但其它函數(shù)是不能引用它的。80例4-22，靜態(tài)存儲變量舉例81第n次調(diào)用調(diào)用時初值調(diào)用結束時的值bcbca+b+c第1次第2次第3次000345111456891082四、register變量局部變量的值直接存放在CPU中的存放器中。只有局部自動變量和形式參數(shù)可以作為存放器變量，其它如全局變量、局部靜態(tài)變量不行。 register int x; register char c; f(register unsigned m, register long n) register int I; register static int a, b; 錯！一個計算機系統(tǒng)中的存放器數(shù)目是有限的，不能定義任意多個存放器變量。83五、外部變量即全局變量，是在函數(shù)的外部定義的，它的作用域為從變量的定義處開始，到本程序文件的末尾。在此作用域中，全局變量