《C語言程序設(shè)計》第5章 函數(shù)寫字字帖

第5章函數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)本章主要介紹庫函數(shù)的使用、函數(shù)的定義和調(diào)用方法，然后介紹變量的作用域和存儲方式，最后講解內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù)的概念。通過本章的學(xué)習(xí)，需要掌握函數(shù)的聲明、定義、調(diào)用和參數(shù)傳遞，理解函數(shù)的遞歸調(diào)用過程，理解變量的作用域和生存期的概念，了解內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù)的概念。第5章函數(shù)程序設(shè)計中也是如此，當(dāng)程序的功能比較多，如果把所有的程序代碼都寫在一個主函數(shù)(main函數(shù))中，就會使主函數(shù)變得繁雜、冗長，使閱讀和維護程序變得十分困難，因此我們往往會“生產(chǎn)”一些“部件”來分擔(dān)主函數(shù)的工作，即事先編好一批常用的函數(shù)來實現(xiàn)各種不同的功能，這就是模塊化的程序設(shè)計思路。圖5.1是一個程序中函數(shù)調(diào)用的示意圖。第5章函數(shù)圖5.1函數(shù)調(diào)用示意圖第5章函數(shù)例如sqrt函數(shù)用來求一個數(shù)的平方根，strlen函數(shù)用來求一個字符串中字符的個數(shù)，把它們保存在函數(shù)庫中，這些稱為庫函數(shù)。再比如有的程序中要反復(fù)實現(xiàn)某一功能（例如打印歡迎信息、操作菜單等），就需要編寫能實現(xiàn)這些功能的用戶自定義函數(shù)，以減少重復(fù)編寫程序段的工作量。圖5.2是從用戶角度對函數(shù)的分類。第5章函數(shù)圖5.2從用戶角度對函數(shù)的分類例5.1輸入兩個整數(shù)，計算它們的和并輸出運算結(jié)果。#include<stdio.h>voidmain(){

int

add(int

x,inty);//聲明add函數(shù)

int

a,b,sum;

printf("請輸入兩個整數(shù):\n");

scanf("%d,%d",&a,&b);sum=add(a,b);//調(diào)用add函數(shù)printf("兩數(shù)之和:sum=%d\n",sum);}int

add(int

x,inty)//定義add函數(shù)，完成求和運算{

ints;s=x+y;returns;}運行結(jié)果：請輸入兩個整數(shù):8,7兩數(shù)之和:sum=15例5.2以下關(guān)于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的敘述中正確的是(2010年9月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第11題)A)一個結(jié)構(gòu)化程序必須同時由順序,分支,循環(huán)三種結(jié)構(gòu)組成B)結(jié)構(gòu)化程序使用goto語句會很便捷C)在C語言中，程序的模塊化是利用函數(shù)實現(xiàn)的D)由三種基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的程序只能解決小規(guī)模的問題分析：程序通過多個函數(shù)來實現(xiàn)各種不同的功能，這就是模塊化的程序設(shè)計思路。正確的是C。例5.3以下選項中關(guān)于程序模塊化得敘述錯誤的是(2011年9月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第12題)A)把程序分成若干相對獨立的模塊可便于編碼和調(diào)試B)把程序分成若干相對獨立，功能單一的模塊，可便于重復(fù)使用這些模塊C)可采用自底向上、逐步細(xì)化的設(shè)計方法把若干獨立模塊組裝成所要求的程序D)可采用自頂向下、逐步細(xì)化的設(shè)計方法把若干獨立模塊組裝成所要求的程序分析：程序模塊化的設(shè)計方法是自頂而下、逐步細(xì)化。所以上述表述中錯誤的是C。第5章函數(shù)5.1庫函數(shù)5.2函數(shù)定義和調(diào)用5.3 函數(shù)的嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用5.4局部變量和全局變量5.5 變量的存儲方式和生存期5.6內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù)5.1庫函數(shù)5.1.1標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)5.1.2include命令行5.1.1標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)它是由系統(tǒng)提供的，用戶不必自己定義而直接使用它們，只需在程序前包含有該函數(shù)定義的頭文件。5.1.1標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)必須掌握或熟悉的庫函數(shù)有：(1)數(shù)學(xué)函數(shù)（頭文件math.h）：abs()、fabs()、sin()、cos()、tan()、asin()、acos()、atan()、exp()、sqrt()、pow()、fmod()、log()、log10()。(2)字符串處理函數(shù)(頭文件string.h)：strcmp()、strcpy()、strcat()、strlen()。(3)字符處理函數(shù)(頭文件ctype.h)：isalpha()、isdigit()、islower()、isupper()、isspace()。5.1.1標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)(4)輸入輸出函數(shù)(頭文件stdio.h)：getchar()、putchar()、gets()、puts()、fopen()、fclose()、fprintf()、fscanf()、fgetc()、fputc()、fgets()、fputs()、feof()、rewind()、fread()、fwrite()、fseek()。(5)動態(tài)存儲分配函數(shù)(頭文件stdlib.h)：malloc()、calloc()、realloc()、free()。5.1.2include命令行在程序中調(diào)用庫函數(shù)時，由于庫函數(shù)并不是由用戶在本文件中定義的，而是存放在函數(shù)庫中的，因此要將調(diào)用庫函數(shù)時所需的信息包含在#include指令指定的“頭文件”中。格式：#include<文件名>5.1.2include命令行功能：雙引號中的文件名即庫函數(shù)的文件了，一般存在于編譯器目錄下面，在計算機中搜索"*.h"，就會找到庫函數(shù)的文件了。將庫函數(shù)包含到當(dāng)前的程序內(nèi)，將指定的文件與當(dāng)前的源程序組成一個文件。例5.4輸出1到10數(shù)字的平方根和立方值。#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){

intx=1;doublesquareroot,power;

while(x<=10){

squareroot=sqrt(x);//調(diào)用sqrt平方根函數(shù)

power=pow(x,3);//調(diào)用pow函數(shù)求x的立方

printf("%d的平方根:%3.2f\t%d的立方:%5.0f\n",

x,squareroot,x,power); x++;}}運行結(jié)果：1的平方根:1.001的立方:12的平方根:1.412的立方:83的平方根:1.733的立方:274的平方根:2.004的立方:645的平方根:2.245的立方:1256的平方根:2.456的立方:2167的平方根:2.657的立方:3438的平方根:2.838的立方:512 9的平方根:3.009的立方:72910的平方根:3.1610的立方:1000例5.5用程序?qū)崿F(xiàn)大小寫字母轉(zhuǎn)換。#include<stdio.h>#include<ctype.h>voidmain(){ charmsg1,msg2,toupper,tolower;

printf("請輸入一個小寫字母："); msg1=getchar();

toupper=toupper(msg1);//調(diào)用toupper函數(shù)把小寫轉(zhuǎn)換為大寫

printf("轉(zhuǎn)換為大寫：%c\n",toupper);

printf("請輸入一個大寫字母："); msg2=getchar();

tolower=tolower(msg2);//調(diào)用tolower函數(shù)把大寫轉(zhuǎn)換為小寫

printf("轉(zhuǎn)換為小寫：%c\n",tolower);}運行結(jié)果：請輸入一個小寫字母：r轉(zhuǎn)換為大寫：R請輸入一個大寫字母：Q轉(zhuǎn)換為小寫：q5.2函數(shù)定義和調(diào)用5.2.1函數(shù)定義的語法5.2.2函數(shù)的返回值5.2.3函數(shù)調(diào)用形式5.2.4函數(shù)說明5.2.5調(diào)用函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)之間的數(shù)據(jù)傳遞5.2.1函數(shù)定義的語法C語言要求，在程序中使用的函數(shù)，必須“先定義，后使用”。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)，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)。5.2.1函數(shù)定義的語法1.定義無參函數(shù)無參函數(shù)是指函數(shù)名后面的括號是空的，沒有任何參數(shù)。無參函數(shù)可以帶回或不帶回函數(shù)值，一般用來執(zhí)行指定的一組操作。格式：類型名函數(shù)名()｛ 函數(shù)體 ｝

例如，函數(shù)getchar()就是無參函數(shù)，它帶回的函數(shù)返回值就是鍵盤輸入的字符。5.2.1函數(shù)定義的語法2.定義有參函數(shù)有參函數(shù)。在調(diào)用函數(shù)時，主調(diào)函數(shù)在調(diào)用被調(diào)用函數(shù)時，通過參數(shù)向被調(diào)用函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)，一般情況下，執(zhí)行被調(diào)用函數(shù)時會得到一個函數(shù)值，供主調(diào)函數(shù)使用。格式：類型名函數(shù)名(形式參數(shù)表列)｛ 函數(shù)體 ｝例5.6編寫求兩個整數(shù)較大者的函數(shù)。intmax(intx,inty){

intz

;z=x>y

?x

:y

;return(z)

;}分析：這是一個函數(shù)定義的例子，intmax(intx,inty)是函數(shù)的首部。int是類型名，說明函數(shù)返回一個int類型的值；max是函數(shù)名，是用戶命名的標(biāo)識符；函數(shù)名后面的括號里是形式參數(shù)表列(形參)，這里有x和y兩個，它們的類型是int，注意形參要逐個定義，各形參之間用逗號分開。5.2.2函數(shù)的返回值通常，函數(shù)調(diào)用的目的是使主調(diào)函數(shù)獲得一個確定的值，即函數(shù)的返回值。例如，我們在前面介紹的調(diào)用語句中有c=max(a,b);這就是調(diào)用函數(shù)max(a,b)，函數(shù)執(zhí)行后返回一個函數(shù)值，并把值賦給變量c。5.2.2函數(shù)的返回值函數(shù)的返回值是通過函數(shù)中的return語句獲得的。如果需要從被調(diào)用函數(shù)帶回一個函數(shù)值，則被調(diào)用函數(shù)中必須包含return語句。5.2.2函數(shù)的返回值對于函數(shù)的返回值有如下說明：(1)一個函數(shù)中可以有一個以上的return語句，但被執(zhí)行的只有一個，即返回值只有一個，執(zhí)行到哪一個return語句，哪一個return語句就起作用。(2)return語句的形式可以是：return表達式；或return(表達式)；或return；例如：return(x>y?x:y);(3)函數(shù)返回值的類型，應(yīng)當(dāng)是定義函數(shù)時指定的函數(shù)類型。例如函數(shù)定義為：floatadd(float

x,floaty){return(x+y);}函數(shù)類型為float，則通過return語句返回的值類型也應(yīng)為float。如果函數(shù)類型和return語句中表達式的值類型不一致，則以函數(shù)類型為準(zhǔn)。(4)對于不帶回值的函數(shù)，定義函數(shù)為“void類型”。此時在函數(shù)體中不得出現(xiàn)return語句。例5.7以下關(guān)于return語句的敘述中正確的是(2010年3月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第24題)A)一個自定義函數(shù)中必須有一條return語句B)一個自定義函數(shù)中可以根據(jù)不同情況設(shè)置多條return語句C)定義成void類型的函數(shù)中可以有帶返回值的return語句D)沒有return語句的自定義函數(shù)在執(zhí)行結(jié)束時不能返回到調(diào)用處分析：按照return語句的特點，正確的是B。5.2.3函數(shù)調(diào)用形式定義函數(shù)的目的是為了調(diào)用此函數(shù)，以實現(xiàn)所需的操作。1.函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般形式：格式：函數(shù)名(實際參數(shù)表)例如：m=getchar();//調(diào)用無參函數(shù)

c=max(a,b);//調(diào)用有參函數(shù)2.函數(shù)調(diào)用的方式按函數(shù)調(diào)用在程序中出現(xiàn)的形式和位置來分，可以用以下幾種方式調(diào)用函數(shù)：(1)函數(shù)表達式函數(shù)調(diào)用出現(xiàn)在另一個表達式中，用函數(shù)的返回值參與表達式的運算。這種方式要求函數(shù)是有返回值的。例如：c=max(a,b);這是一個賦值表達式，把函數(shù)max(a,b)的返回值賦予變量c。(2)函數(shù)調(diào)用語句函數(shù)調(diào)用的一般形式加上分號即構(gòu)成單獨的一個語句。例如：printf(“%d”,a);scanf(“%d”,&b);(3)函數(shù)參數(shù)函數(shù)調(diào)用作為另一個函數(shù)的實參。例如：m=max(a,max(b,c));其中max(b,c)是一次函數(shù)調(diào)用，它的值作為max()另一次調(diào)用的實參。經(jīng)過賦值后，m的值是a,b,c三者最大者。例5.8有以下程序(2009年9月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第24題)#include<stdio.h>voidfun(intp){ intd=2; p=d++; printf("%d",p);}main(){ inta=1; fun(a);printf("%d\n",a); }程序運行后的輸出結(jié)果是：A)32 B)12 C)21 D)22分析：main()調(diào)用fun()，將實參a的值，拷貝一份傳遞給形參p，因此p也等于1；fun()函數(shù)體內(nèi)執(zhí)行了p=d++，自增運算符在d的后面，先取值后加1，則p=2，d=3，第一個打印結(jié)果為2；函數(shù)調(diào)用結(jié)束,形參不影響實參的值，因此實參a保持原值，第2個打印結(jié)果為1，選C。例5.9有以下函數(shù)(2011年3月全國計算機等級考試二級C試題填空題第9題)voidprt(char

ch,intn){inti;

for(i=1;i<=n;i++)

printf(i%6!=0?"%c":"%c\n",ch);}執(zhí)行調(diào)用語句prt('*',24);后，函數(shù)共輸出了

行*號。分析：調(diào)用語句prt('*',24);傳遞參數(shù)，ch值為'*'，n值為24，所以for循環(huán)從1到24。而printf語句其實是一個條件語句，首先判斷i%6!=0，如果i的值不能被6整除，則相當(dāng)于執(zhí)行printf("%c",ch)；如果i的值能被6整除，則相當(dāng)于執(zhí)行printf("%c\n",ch)；那么，從1~24，只有4次被6整除，所以共換行4次，即函數(shù)共輸出了

4行*號。5.2.4函數(shù)說明一般情況下，在使用用戶自定義函數(shù)，并且被調(diào)函數(shù)與主調(diào)函數(shù)在同一個程序文件中時，應(yīng)在主調(diào)函數(shù)中對被調(diào)函數(shù)作函數(shù)說明。函數(shù)說明的作用是向編譯系統(tǒng)聲明將要調(diào)用此函數(shù)，并將有關(guān)信息通知編譯系統(tǒng)。函數(shù)說明的一般形式：格式：類型名函數(shù)名(形式參數(shù)表列);例如：intadd(intx,inty);或者

int

add(int,int)

;以上兩種形式都可。第二種形式省略了參數(shù)名，因為編譯系統(tǒng)不檢查參數(shù)名，所以參數(shù)名可有可無。例5.10輸入兩個整數(shù)，輸出其中較大者。要求用函數(shù)來實現(xiàn)。#include<stdio.h>voidmain(){intmax(intx,inty);//在main中對max函數(shù)說明

inta,b,c;printf("請輸入兩個整數(shù)

:");scanf("%d,%d",&a,&b);c=max(a,b);//調(diào)用max函數(shù)

printf("較大的數(shù)是

:%d\n",c);}intmax(intx,inty)//定義max函數(shù){intz; z=x>y?x:y; returnz;}運行結(jié)果：請輸入兩個整數(shù)

:7,8較大的數(shù)是

:8C語言在以下幾種情況時，可以省略函數(shù)說明：(1)當(dāng)被調(diào)函數(shù)的函數(shù)定義出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)之前時，在主調(diào)函數(shù)中可以不對被調(diào)函數(shù)進行說明而直接調(diào)用。(2)如果在所有函數(shù)定義之前，即文件開頭，已對各個函數(shù)進行了說明(稱為外部聲明)，則在后面的主調(diào)函數(shù)中，可不再對被調(diào)函數(shù)作說明。(3)對庫函數(shù)的調(diào)用不需要作說明，只需把該函數(shù)的頭文件用include命令包含在源文件前面。5.2.5調(diào)用函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)之間的數(shù)據(jù)傳遞函數(shù)參數(shù)分為形式參數(shù)和實際參數(shù)，函數(shù)定義時出現(xiàn)的是形式參數(shù)。當(dāng)主調(diào)函數(shù)調(diào)用有參函數(shù)時，調(diào)用語句中出現(xiàn)的是實際參數(shù)。形式參數(shù)和實際參數(shù)的功能是作數(shù)據(jù)傳遞。函數(shù)調(diào)用時，主調(diào)函數(shù)把實際參數(shù)的值傳送給被調(diào)函數(shù)的形式參數(shù)，從而實現(xiàn)主調(diào)函數(shù)向被調(diào)函數(shù)的數(shù)據(jù)傳遞。實際參數(shù)與形式參數(shù)個數(shù)應(yīng)相等，類型應(yīng)一致。傳遞參數(shù)時，實際參數(shù)與形式參數(shù)按順序?qū)?yīng)，一一傳遞數(shù)據(jù)。例5.11有以下程序(2009年3月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第24題)#include<stdio.h>int

f(int

x,inty){return((y-x)*x);}main(){inta=3,b=4,c=5,d;d=f(f(a,b),f(a,c));

printf("%d\n",d);}程序運行后的輸出結(jié)果是：A)10 B)9 C)8 D)7分析：main()調(diào)用f函數(shù)，實參是函數(shù)f(a,b)和f(a,c)的返回值，所以首先求f(a,b)和f(a,c)的函數(shù)值，f(a,b)又是將a,b作為實參傳遞給函數(shù)形參，返回函數(shù)值3；同樣，f(a,c)返回函數(shù)值6；繼續(xù)計算函數(shù)f(3,6)，獲得函數(shù)返回值9，賦值給變量d。選B。例5.12有以下程序(2011年3月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第33題)#include<stdio.h>int

fun(int

x,inty){if(x!=y)return((x+y)/2);elsereturn(x);}main(){

inta=4,b=5,c=6; printf("%d\n",fun(2*a,fun(b,c)));}程序運行后的輸出結(jié)果是：A)3 B)6 C)8 D)12分析：要輸出fun(2*a,fun(b,c))的值，首先求fun(b,c)的函數(shù)值，b、c作為實參傳遞給函數(shù)形參，返回函數(shù)值5，注意fun函數(shù)的類型定義為int，所以返回值取整；繼續(xù)計算函數(shù)fun(8,5)，獲得函數(shù)返回值6。選B。例5.13有以下程序(2011年9月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第24題)#include<stdio.h>doublef(doublex);main(){doublea=0;inti;for(i=0;i<30;i+=10)a+=f((double)i);printf("%5.0f\n",a);}doublef(doublex){returnx*x+1;}程序運行后的輸出結(jié)果是：A)503B)401C)500D)1404分析：本題通過for循環(huán)3次調(diào)用f函數(shù)。第1次調(diào)用i=0，函數(shù)返回1，則a=1；第2次調(diào)用i=10，函數(shù)返回101，則a=102；第3次調(diào)用i=20，函數(shù)返回401，則a=503；循環(huán)條件已不成立，所以循環(huán)結(jié)束。選A。5.3 函數(shù)的嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用5.3.1 函數(shù)的嵌套調(diào)用5.3.2函數(shù)的遞歸調(diào)用5.3.1 函數(shù)的嵌套調(diào)用C語言函數(shù)的定義是互相獨立、互相平行的，函數(shù)之間不存在從屬關(guān)系。一個函數(shù)內(nèi)不能定義另一個函數(shù)，即不能嵌套定義，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)。函數(shù)的嵌套調(diào)用過程如圖5.3所示。main()函數(shù)f1()函數(shù)f2()函數(shù)調(diào)用f1()函數(shù)調(diào)用f2()函數(shù)結(jié)束返回返回①②③④⑤⑥⑦⑧⑨圖5.3函數(shù)的嵌套調(diào)用圖5.3中所示的是兩層嵌套，其執(zhí)行過程是：(1)執(zhí)行main函數(shù)的開頭部分。(2)在main中調(diào)用f1函數(shù)，程序轉(zhuǎn)到f1函數(shù)。(3)執(zhí)行f1函數(shù)過程中，調(diào)用f2函數(shù)，程序轉(zhuǎn)到f2函數(shù)。(4)在f2函數(shù)執(zhí)行完后，程序返回到f1函數(shù)中調(diào)用f2函數(shù)的位置。(5)繼續(xù)執(zhí)行f1函數(shù)中未執(zhí)行的部分，執(zhí)行完后返回到main函數(shù)調(diào)用f1函數(shù)的位置。(6)繼續(xù)執(zhí)行main函數(shù)直到程序結(jié)束。例5.14輸入3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。#include<stdio.h>voidmain(){

intmax3(inta,int

b,intc);//對max3的函數(shù)聲明

int

a,b,c,max;

printf("請輸入3個整數(shù):");

scanf("%d%d%d",&a,&b,&c); max=max3(a,b,c);//調(diào)用max3函數(shù)，找出3個數(shù)中最大數(shù)

printf("最大的數(shù)是:%d\n",max);}intmax3(inta,int

b,intc)//定義max3函數(shù){

intmax2(inta,intb);//對max2的函數(shù)聲明

intm; m=max2(a,b);//調(diào)用max2函數(shù)，找出a、b中較大者，放在m中

m=max2(m,c);//調(diào)用max2函數(shù)，找出m、c中較大者，即3個數(shù)中最大者

return(m);}intmax2(inta,intb)//定義max2函數(shù){

if(a>=b) returna;//若a較大，則返回a else returnb;//否則返回b}運行結(jié)果：請輸入3個整數(shù)

:785最大的數(shù)是

:8分析：從代碼可以看到，程序由主函數(shù)、max3函數(shù)、max2函數(shù)組成。主函數(shù)調(diào)用max3函數(shù)，max3函數(shù)調(diào)用max2函數(shù)，形成嵌套調(diào)用。5.3.2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語言允許函數(shù)的遞歸調(diào)用。在調(diào)用函數(shù)f的過程中，又要調(diào)用f函數(shù)，這是直接遞歸調(diào)用，見圖5.4。如果在調(diào)用f1函數(shù)過程中又要調(diào)用f2函數(shù)，而在調(diào)用f2函數(shù)過程中又要調(diào)用f1函數(shù)，就是間接遞歸調(diào)用，見圖5.5。5.3.2函數(shù)的遞歸調(diào)用f函數(shù)調(diào)用f函數(shù)f1函數(shù)調(diào)用f2函數(shù)f2函數(shù)調(diào)用f1函數(shù)

圖5.4直接遞歸調(diào)用

圖5.5間接遞歸調(diào)用

5.3.2函數(shù)的遞歸調(diào)用可以看到，無論是直接遞歸調(diào)用還是間接遞歸調(diào)用，都會形成無終止的自身調(diào)用，這在程序中是不允許的。為了結(jié)束遞歸調(diào)用，可以用if語句來控制，只有在某一條件成立時才繼續(xù)執(zhí)行遞歸調(diào)用，否則就不再繼續(xù)。5.3.2函數(shù)的遞歸調(diào)用例5.15從鍵盤輸入一個正整數(shù)n，用遞歸方法求n!。分析：由于n!=n*(n-1)!，所以要計算n!，就必須先計算(n-1)!，而要知道(n-1)!，必須先計算(n-2)!，以此類推，要求2!，必須先知道1!，而1!=1。以上關(guān)系可用下面的遞歸公式表示：n!=n!=1(n=0,1)n*(n-1)!(n>1)程序代碼如下：#include<stdio.h>voidmain(){

int

fac(intn);//fac函數(shù)聲明

intn;

inty;

printf("請輸入一個正整數(shù):");

scanf("%d",&n);//輸入要求階乘的數(shù)

y=fac(n);

printf("%d!=%d\n",n,y);}int

fac(intn)//定義fac函數(shù){

intf;

if(n<0)//n不能小于0

printf("n<0,錯誤!"); elseif(n==0||n==1)//n=0或1時，n!=1，結(jié)束遞歸

f=1; elsef=fac(n-1)*n;//n>1時，n!=n*(n-1)! return(f);}運行結(jié)果：請輸入一個正整數(shù):55！=120例5.16設(shè)有如下函數(shù)定義(2011年3月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第32題)int

fun(intk){if(k<1)return0;elseif(k==1)return1;elsereturnfun(k-1)+1;}若執(zhí)行調(diào)用語句：n=fun(3)，則函數(shù)fun總共被調(diào)用的次數(shù)是A)2 B)3 C)4 D)5分析：這是一個函數(shù)遞歸調(diào)用的例題。當(dāng)執(zhí)行fun(3)時，形參k的值為3，執(zhí)行函數(shù)語句，由于不滿足k<1或k==1，則遞歸調(diào)用fun(2)，同樣的情況，再次遞歸調(diào)用fun(1)，這時返回函數(shù)值1，所以總共調(diào)用fun函數(shù)3次。選B。例5.17有以下程序(2011年9月全國計算機等級考試二級C試題填空題第11題)#include<stdio.h>voidfun(intx){if(x/5>0)fun(x/5);

printf("%d",x);}main(){fun(11);printf("\n");}程序運行后的輸出結(jié)果是

。分析：這也是函數(shù)遞歸調(diào)用的程序。當(dāng)執(zhí)行fun(11)時，因為11/5=2>0，所以遞歸調(diào)用fun(2)，這時不再滿足if條件，則執(zhí)行printf語句，輸出2；接著回到上一層調(diào)用點，繼續(xù)后面語句的執(zhí)行，輸出11，所以程序運行的結(jié)果是2_11。這里2_11之間的短橫表示輸出時的空格。printf()函數(shù)是格式輸出函數(shù)，輸出時應(yīng)注意它的格式要求。5.4局部變量和全局變量5.4.1 局部變量5.4.2全局變量在C語言中，一個變量能夠起作用(被引用)的程序范圍，稱為變量的作用域，即一個變量定義之后，在何處能夠使用該變量。若變量在整個程序范圍內(nèi)的各個函數(shù)中均可被訪問，稱其為全局變量。如果變量僅在特定的函數(shù)或程序塊內(nèi)可被訪問，不能被其他函數(shù)或程序訪問，稱其為局部變量。5.4.1 局部變量上面提過，變量的作用域決定于變量的定義位置。在一個函數(shù)內(nèi)部定義的變量只在本函數(shù)范圍內(nèi)有效，在此函數(shù)以外是不能使用這些變量的；在復(fù)合語句內(nèi)定義的變量只在本復(fù)合語句范圍內(nèi)有效，只有在本復(fù)合語句內(nèi)才能引用它們。這些都是局部變量。

例如：floatf1(inta)//a,b,c在f1函數(shù)中有效{int

b,c;...}intf2(intx,inty)//x,y,i,j在f2函數(shù)中有效{int

i,j

;{

intc;//c在復(fù)合語句中定義，只在此語句范圍內(nèi)有效

c=i+j;}...}voidmain()//m,n在main函數(shù)中有效{int

m,n;...}5.4.2全局變量全局變量也稱為外部變量，它是在函數(shù)之外定義的變量。全局變量不屬于某一個特定的函數(shù)，它可以為本文件中其他函數(shù)所共用，它的有效范圍為從定義變量的位置開始到本源文件結(jié)束。5.4.2全局變量int

a,b;//定義外部變量a,b，全程序有效floatf1()//定義f1函數(shù){...}floatx,y;//定義外部變量x,y，從定義到程序結(jié)束都有效intf2(){

inti;//i在f2函數(shù)中定義，是局部變量

...}voidmain()//定義main函數(shù){...}5.4.2全局變量設(shè)置全局變量的作用是增加函數(shù)間數(shù)據(jù)聯(lián)系。由于全局變量是各個函數(shù)都能引用的變量，因此如果在一個函數(shù)中改變了全局變量的值，就能影響到其他函數(shù)中全局變量的值，相當(dāng)于各個函數(shù)間有直接的傳遞通道。例5.18輸入正方體的長寬高l,w,h，求其體積即3個面的面積。#include<stdio.h>ints1,s2,s3;//定義全局變量s1,s2,s3int

vs(int

a,int

b,intc)//定義求體積及面積的函數(shù)vs{

intv; v=a*b*c; s1=a*b;//函數(shù)可訪問全局變量

s2=b*c;//為s1,s2,s3賦值

s3=a*c; returnv;//返回體積值}voidmain(){

int

v,l,w,h;

printf("請輸入正方體的長寬高:");

scanf("%d%d%d",&l,&w,&h); v=vs(l,w,h);//調(diào)用vs函數(shù)求體積、面積

printf("正方體的體積v=%d,各面面積s1=%d,s2=%d,s3=%d\n",v,s1,s2,s3);}運行結(jié)果：請輸入正方體的長寬高:345正方體的體積v=60,各面面積s1=12,s2=20,s3=15分析：本例通過函數(shù)來計算正方體的體積及3個面的面積，但函數(shù)只能返回一個值，所以把3個面積定義為全局變量，這樣一般函數(shù)和主函數(shù)都可以訪問，我們在函數(shù)中計算出面積值，賦給全局變量，主函數(shù)也訪問這些變量來獲取它們的值。這也反映出全局變量是實現(xiàn)函數(shù)之間數(shù)據(jù)通訊的有效方法。例5.19分析下面程序。#include<stdio.h>inta=3,b=5;//定義全局變量a,bvoidmain(){

int

add(int

a,intb);//函數(shù)聲明

inta=8;//定義局部變量a

printf("兩數(shù)之和：%d\n",add(a,b));//調(diào)用add函數(shù)，a,b為實參}int

add(int

x,inty){ return(x+y);//求兩數(shù)之和}運行結(jié)果：兩數(shù)之和：13分析：在本例中，既定義了全局變量a、b，也定義了同名局部變量a。局部變量a是在主函數(shù)中定義的，其作用域為主函數(shù)，在此范圍內(nèi)，全局變量a就失去作用，所以當(dāng)調(diào)用函數(shù)add(a,b)時，傳遞的實參a是局部變量a，而不是全局變量a。所以輸出結(jié)果為13。例5.20有以下程序(2009年9月全國計算機等級考試二級C試題填空題第11題)#include<stdio.h>inta=5;voidfun(intb){inta=10;a+=b;printf("%d",a);}main(){intc=20;fun(c);a+=c;printf("%d\n",a);}程序運行后的輸出結(jié)果是

。分析：程序首先定義了全局變量a=5。當(dāng)執(zhí)行主函數(shù)main時，會調(diào)用fun函數(shù)，fun函數(shù)中定義了局部變量a=10，則全局變量a失去作用，所以輸出30。返回到主函數(shù)調(diào)用點繼續(xù)執(zhí)行，主函數(shù)中的a是全局變量a，所以輸出25，因此程序運行的結(jié)果是3025。5.5 變量的存儲方式和生存期5.5.1 動態(tài)存儲方式與靜態(tài)存儲方式5.5.2 局部變量的存儲類別5.5.3 全局變量的存儲類別5.5.4 存儲類別小結(jié)5.5.1 動態(tài)存儲方式與靜態(tài)存儲方式在C語言中，變量不僅有確定的數(shù)據(jù)類型定義，還有存儲方式的定義。變量的存儲方式是其存儲屬性，即變量在內(nèi)存中的存儲方法，不同的存儲方法，將影響變量值存在的時間(即生存期)。變量的生存期是指程序在運行期間，從給變量分配存儲單元，到所分配的存儲單元被系統(tǒng)收回的那段時間。有的變量在程序運行的整個過程都是存在的，始終占有固定的存儲單元；而有的變量則是在調(diào)用其所在的函數(shù)時才臨時分配存儲單元，而在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后該存儲單元就馬上釋放了，變量也就不存在了在C語言中，變量的存儲有兩種方式：靜態(tài)存儲方式和動態(tài)存儲方式。靜態(tài)存儲方式是指在程序運行期間由系統(tǒng)分配固定的存儲空間的方式，而動態(tài)存儲方式則是在程序運行期間根據(jù)需要進行動態(tài)的分配存儲空間的方式。內(nèi)存中提供給程序的存儲空間通常分為3部分，如圖5.6所示。程序區(qū)靜態(tài)存儲區(qū)動態(tài)存儲區(qū)圖5.6程序占用的內(nèi)存空間程序的數(shù)據(jù)分別存放在靜態(tài)存儲區(qū)和動態(tài)存儲區(qū)中。全局變量全部存放在靜態(tài)存儲區(qū)中，在程序開始執(zhí)行時就給全局變量分配存儲區(qū)，程序執(zhí)行完畢即釋放。在程序執(zhí)行過程中它們占據(jù)固定的存儲單元，而不是動態(tài)進行分配和釋放。在動態(tài)存儲區(qū)中則存放以下數(shù)據(jù)：(1)函數(shù)形式參數(shù)。在調(diào)用函數(shù)時給形參分配存儲空間。(2)函數(shù)調(diào)用時的現(xiàn)場保護和返回地址等。以上數(shù)據(jù)在函數(shù)調(diào)用開始時分配動態(tài)存儲空間，函數(shù)結(jié)束時釋放這些空間。注意在兩次調(diào)用同一函數(shù)時，每次分配給局部變量的存儲空間不一定相同。在定義和聲明變量時，一般應(yīng)同時指定其數(shù)據(jù)類型和存儲類別。如果不指明存儲類別，表示采用默認(rèn)方式（即系統(tǒng)隱含指定的某一種存儲類別）。所以變量的完整定義形式為：格式：存儲類別數(shù)據(jù)類型變量名；C的存儲類別包括4種：自動(auto)、靜態(tài)(static)、寄存器(register)、外部(extern)。不同的存儲類別，將影響到變量的生存期以及作用域。5.5.2 局部變量的存儲類別1.自動變量(auto)在函數(shù)內(nèi)或復(fù)合語句中定義的變量，如果不指定其存儲類別為static，那么就是自動存儲變量，其關(guān)鍵字為auto。自動存儲變量都是動態(tài)地分配存儲空間的，數(shù)據(jù)存儲在動態(tài)存儲區(qū)中，即調(diào)用函數(shù)時，系統(tǒng)會給這些變量分配存儲空間，在函數(shù)調(diào)用結(jié)束時就自動釋放這些存儲空間。

例如：intfun(){autointnum;//定義num為自動變量

…}實際上，我們在定義這類局部變量時，往往省略其存儲類別，因為關(guān)鍵字“auto”可以省略，不寫auto則隱含指定為自動存儲類別。所以以上函數(shù)定義可寫作：intfun(){

intnum;//定義num為自動變量

…}2.靜態(tài)局部變量(static)有時需要函數(shù)中局部變量的值在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后不消失，即其占用的存儲單元在整個程序運行期間都不釋放，那么可以將該局部變量定義為靜態(tài)局部變量，用關(guān)鍵字static進行聲明。例如：staticint

m,n;例5.21靜態(tài)局部變量與自動局部變量的比較。#include<stdio.h>voidmain(){ voidtest();//test函數(shù)聲明

int

i,a=0;//自動局部變量a，在主函數(shù)中定義

for(i=0;i<3;i++) test();//調(diào)用test() {

inta=10;//自動局部變量a，在復(fù)合語句中定義

a=a*10;

printf("復(fù)合語句中：a=%d\n",a); } a=a+10;

printf("主函數(shù)中:a=%d\n",a);}voidtest(){ staticinta=5;//靜態(tài)局部變量a，賦初值一次

printf("靜態(tài)變量:a=%d\n",a); a=a+10;}運行結(jié)果：靜態(tài)變量:a=5靜態(tài)變量:a=15靜態(tài)變量:a=25復(fù)合語句中：a=100主函數(shù)中:a=10分析：首先在主函數(shù)中循環(huán)調(diào)用test()函數(shù)，函數(shù)中的靜態(tài)局部變量a，在每次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，它的值并不消失，所以循環(huán)調(diào)用時其值能夠保持連續(xù)性。復(fù)合語句和主函數(shù)中定義了同名自動局部變量a，注意其不同的作用域。例5.22若函數(shù)中有定義語句：intk;則(2009年3月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第12題)A)系統(tǒng)將自動給k賦初值0B)這時k中的值無定義C)系統(tǒng)將自動給k賦初值-1D)這時k中無任何值分析：函數(shù)中定義intk;則k應(yīng)是自動存儲變量，它不同于靜態(tài)存儲變量，系統(tǒng)不會自動給k賦值，所以這時k中的值無定義。選B。例5.23有以下程序(2011年3月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第34題)#include<stdio.h>intfun(){staticintx=1;x*=2;returnx;}main(){int

i,s=1;for(i=1;i<=3;i++)s*=fun();printf("%d\n",s);}程序運行后的輸出結(jié)果是：A)0B)10C)30D)64分析：主函數(shù)中通過循環(huán)，共3次調(diào)用fun()函數(shù)。在fun()函數(shù)中，定義了靜態(tài)局部變量x=1。第一次調(diào)用fun()，返回x值為2；第二次調(diào)用fun()，由于靜態(tài)變量保留上一次函數(shù)調(diào)用的結(jié)果，所以乘以2后返回x值為4；第三次調(diào)用fun()，返回x值為8，所以在主函數(shù)中，s=2*4*8=64。選D。例5.24有以下程序(2009年9月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第34題)#include<stdio.h>

int

f(intn);main(){inta=3,s;

s=f(a);s=s+f(a);printf("%d\n",s);}

int

f(intn){staticinta=1;n+=a++;returnn;}

程序運行以后的輸出結(jié)果是：

A)7B)8C)9D)10分析：在函數(shù)f()中定義了靜態(tài)變量a，第1次調(diào)用f函數(shù)，返回4，同時在函數(shù)中靜態(tài)變量a的值自增為2；第2次調(diào)用f函數(shù)，靜態(tài)變量會保留上一次的結(jié)果，所以返回5，則s=9。選C。例5.25有以下程序(2011年9月全國計算機等級考試二級C試題選擇題第33題)#include<stdio.h>int

f(intm){staticintn=0; n+=m; returnn;}main(){intn=0;

printf("%d,",f(++n));printf("%d\n",f(n++));}程序運行后的輸出結(jié)果是：A)1,2B)1,1 C)2,3 D)3,3分析：主函數(shù)中定義n=0，調(diào)用函數(shù)f(++n)，即f(1)，在函數(shù)f中定義靜態(tài)變量n，加1后返回1；主函數(shù)再次調(diào)用f(n++)，++運算符在變量的后面，所以還是f(1)，函數(shù)中的靜態(tài)變量保留上一次的值，所以在原值1的基礎(chǔ)上加1，返回2，最終輸出1,2。選A。3.寄存器變量(register)一般情況下，變量值是存放在內(nèi)存中的，但我們也知道，計算機的CPU內(nèi)部包含若干個通用寄存器，硬件在對數(shù)據(jù)操作時，常常是先把數(shù)據(jù)取到寄存器（或一部分取到寄存器），然后進行操作。而且，計算機對寄存器中數(shù)據(jù)的操作速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于對內(nèi)存中數(shù)據(jù)的操作速度。為提高程序的運行速度，可將使用十分頻繁的局部變量說明為寄存器變量，將其存儲在CPU的寄存器中。寄存器變量定義的關(guān)鍵字是register，例如：registerintn;5.5.3 全局變量的存儲類別全局變量（即外部變量）是在函數(shù)的外部定義的，它的作用域從變量定義處開始，到本程序文件的末尾。全局變量都存放在靜態(tài)存儲區(qū)中，占有固定的存儲單元，生存期為程序的整個運行過程。1.在一個文件內(nèi)聲明外部變量如果外部變量不在文件的開頭定義，其有效的作用范圍只限于定義處到文件結(jié)束。如果想在定義點之前引用該外部變量，解決的方法是在引用之前用關(guān)鍵字extern對該變量作“外部變量聲明”。表示該變量是一個已經(jīng)定義的外部變量。有了此聲明，就可以從“聲明”處起，合法地使用該外部變量。例5.26求兩數(shù)中較大者。#include<stdio.h>voidmain(){

int

max(int

x,inty);//函數(shù)聲明externintA,B;//全局變量聲明printf("兩數(shù)中較大的是:%d\n",max(A,B));//使用全局變量作為實參}intmax(intx,inty)//函數(shù)定義{intz;z=x>y?x:y;return(z);}intA=15,B=-8;//定義全局變量A,B運行結(jié)果：兩數(shù)中較大的是:15分析：在本程序文件的最后定義了外部變量A、B，其作用域是從定義處開始的，那么在主函數(shù)main中不能引用外部變量A、B?，F(xiàn)在main函數(shù)中用extern對A和B進行“外部變量聲明”，所以從“聲明”處起，可以合法地使用該外部變量A和B。用extern聲明外部變量時，類型名可以寫也可以不寫。例如，“externintA,B;”也可以寫成“externA,B;”。2.在多文件的程序內(nèi)聲明外部變量一個C程序可以由一個或多個源程序文件組成。如果程序由多個源程序文件組成，那么在一個文件中想引用另一個文件中已定義的外部變量，有什么辦法呢？實現(xiàn)的方法是：在其中一個文件中定義外部變量，而在另一文件中用extern對這個變量作“外部變量聲明”。在編譯和連接時，編譯系統(tǒng)會由此知道這個變量是一個已在別處定義的外部變量，并將在另一文件中定義的外部變量的作用域擴展到本文件，在本文件中就可以合法地引用該外部變量。例5.27輸入A和m，求Am的值。文件file1.c:#include<stdio.h>intA;//定義外部變量voidmain(){

int

power(int);//函數(shù)聲明

int

b,m;

printf("請輸入一個整數(shù)和它的方次:");

scanf("%d%d",&A,&m); b=power(m);

printf("%d**%d=%d\n",A,m,b);}文件file2.c:externA;//在file2中聲明file1定義的外部變量A，使其在本文件有效int

power(intn){

int

i,y=1;

for(i=1;i<=n;i++) y*=A; return(y);}運行結(jié)果：請輸入一個整數(shù)和它的方次:323**2＝93.用static聲明外部變量有時在程序