C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)-第4章 函數(shù)與編譯預(yù)處理

第4章函數(shù)與編譯預(yù)處理程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1第4章函數(shù)與編譯預(yù)處理

4.1函數(shù)概述4.2函數(shù)定義與調(diào)用4.3局部變量和全局變量4.4變量的生存期和存儲(chǔ)類(lèi)別4.5

編譯預(yù)處理24.1函數(shù)概述……C程序源程序文件n函數(shù)1函數(shù)m……源程序文件1函數(shù)1函數(shù)n4.1.1函數(shù)簡(jiǎn)介3【例】

#include<stdio.h>voidprint_line()/*函數(shù)定義*/{printf("*********************************\n");}voidprint_text()/*函數(shù)定義*/{printf("WelcometoBeijing\n");}voidmain(){print_line();/*函數(shù)調(diào)用*/print_text();/*函數(shù)調(diào)用*/print_line();/*函數(shù)調(diào)用*/}程序的執(zhí)行總是從main函數(shù)開(kāi)始4voidmain函數(shù){

……

調(diào)用函數(shù)

print_line();

……}函數(shù)

print_line(){

……

}5⑴一個(gè)C源程序可以由一個(gè)或多個(gè)源程序文件組成。C編譯系統(tǒng)在對(duì)C源程序進(jìn)行編譯時(shí)是以文件為單位進(jìn)行的。⑵一個(gè)C源程序文件可以由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)組成。所有函數(shù)都是獨(dú)立的。主函數(shù)可以調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)可以相互調(diào)用。⑶在一個(gè)C程序中，有且僅有一個(gè)主函數(shù)main。C程序的執(zhí)行總是從main函數(shù)開(kāi)始，調(diào)用其它函數(shù)后最終回到main函數(shù)，在main函數(shù)中結(jié)束整個(gè)程序的運(yùn)行。說(shuō)明6⑷函數(shù)的種類(lèi)從使用的角度看：①標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)（庫(kù)函數(shù)）庫(kù)函數(shù)是由系統(tǒng)提供的。如：getchar()、sin(x)等。在程序中可以直接調(diào)用它們。附錄B列出了C的部分庫(kù)函數(shù)。②用戶自定義函數(shù)。如:例中的print_line()函數(shù)。7由C編譯系統(tǒng)定義的一種函數(shù)，存放在系統(tǒng)函數(shù)庫(kù)中，用戶可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用常用函數(shù)如：fabs、sqrt、sin、pow、rand(常用數(shù)學(xué)函數(shù)參見(jiàn)教材P100表4-1和附錄B

)函數(shù)調(diào)用形式：函數(shù)名（［參數(shù)表］）例如：

sqrt(x)4.1.2數(shù)學(xué)庫(kù)函數(shù)8例#include<math.h>#include<stdio.h>voidmain(){floatx=4.5;

printf("%f,%f,%f\n",sqrt(x),pow(x,2),fabs(-x));}輸出結(jié)果：2.121320,20.250000,4.50000094.2.1函數(shù)的定義函數(shù)定義的一般形式函數(shù)類(lèi)型函數(shù)名(類(lèi)型名形式參數(shù)1，…

){說(shuō)明語(yǔ)句

執(zhí)行語(yǔ)句}例如：求兩個(gè)數(shù)的最大值。

int

max(int

x,inty){intz;z=x>y?x:y;return(z);}4.2函數(shù)定義及調(diào)用10#include<stdio.h>int

cube(inty);/*函數(shù)原型聲明*/voidmain(){

int

x,last,nowcb;last=1;printf("1~5之間，相鄰兩數(shù)的立方差是：\n");

for(x=2;x<=5;x++){

nowcb=cube(x);/*函數(shù)調(diào)用*/

printf("%d",nowcb-last);last=nowcb;}

printf("\n");}/*函數(shù)定義*/

int

cube(inty)/*函數(shù)首部*/{returny*y*y;}例4-1編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)cube，計(jì)算整數(shù)的立方?；ɡㄌ?hào)中也可以為空，這種函數(shù)叫空函數(shù)。不能在函數(shù)體內(nèi)定義其他函數(shù)，即函數(shù)不能嵌套定義。11函數(shù)名（實(shí)參表列）在C語(yǔ)言中，把函數(shù)調(diào)用也作為一個(gè)表達(dá)式。因此凡是表達(dá)式可以出現(xiàn)的地方都可以出現(xiàn)函數(shù)調(diào)用。例如：①welcome();/*函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句*/②if(iabs(a)>max)max=iabs(a);

/*函數(shù)調(diào)用構(gòu)成表達(dá)式*/

③m=max(c,max(a,b));/*函數(shù)調(diào)用作為函數(shù)參數(shù)*/4.2.2函數(shù)的調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般形式：12voidswap(intx,inty){intz;z=x;x=y;y=z;

printf("\nx=%d,y=%d",x,y);}main(){inta=10,b=20;

swap(a,b);

printf("\na=%d,b=%d\n",a,b);}4.2.3函數(shù)參數(shù)傳遞與返回值1．函數(shù)的參數(shù)傳遞（值傳遞）程序輸出結(jié)果：x=20,y=10a=10,b=20形式參數(shù)（形參）實(shí)際參數(shù)（實(shí)參）【例】編一程序，將主函數(shù)中的兩個(gè)變量的值傳遞給swap函數(shù)中的兩個(gè)形參，交換兩個(gè)形參的值。單向值傳遞13有關(guān)形參和實(shí)參的說(shuō)明：

①當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時(shí)才給形參分配內(nèi)存單元。調(diào)用結(jié)束，所占內(nèi)存被釋放。②實(shí)參可以是常量、變量或表達(dá)式，但要求它們有確定的值。③實(shí)參與形參類(lèi)型要一致，字符型與整型兼容。④實(shí)參與形參的個(gè)數(shù)必須相等。在函數(shù)調(diào)用時(shí)，實(shí)參的值賦給與之相對(duì)應(yīng)的形參。“單向值傳遞”。14函數(shù)的返回值是通過(guò)return語(yǔ)句帶回到主調(diào)函數(shù)的功能：終止函數(shù)的運(yùn)行，返回主調(diào)函數(shù)，若有返回值，將返回值帶回主調(diào)函數(shù)。說(shuō)明：①若函數(shù)沒(méi)有返回值，return語(yǔ)句可以省略。②return語(yǔ)句中的表達(dá)式類(lèi)型一般應(yīng)和函數(shù)的類(lèi)型一致，如果不一致，系統(tǒng)自動(dòng)將表達(dá)式類(lèi)型轉(zhuǎn)換為函數(shù)類(lèi)型。2.函數(shù)的返回值return語(yǔ)句格式：return;或return表達(dá)式

;15【例】計(jì)算并輸出圓的面積。#include<stdio.h>s(intr){return3.14*r*r;}voidmain(){intr;

scanf("%d",&r);

printf("%d\n",s(r));}自動(dòng)轉(zhuǎn)換為int型程序運(yùn)行情況如下：2'12說(shuō)明：①函數(shù)的類(lèi)型決定了函數(shù)返回值的類(lèi)型。若省略函數(shù)的類(lèi)型，系統(tǒng)默認(rèn)其為int型。②無(wú)返回值的函數(shù)應(yīng)將其類(lèi)型定義為void（空）類(lèi)型。16【例4-8】編寫(xiě)函數(shù)實(shí)現(xiàn)兩組變量的顯示定義2組，共8個(gè)整型變量a1……a4，b1……b4，要求：輸入字符a和整數(shù)1，顯示a1變量的值，輸入字符b和整數(shù)1，顯示b1變量的值……17#include<stdio.h>int

ArrayOperating(int

i,char

ch){inta1=1,a2=0,a3=3,a4=5;

intb1=2,b2=0,b3=4,b4=3;

switch(i){case1:

switch(ch) {case'a':returna1;case'b':returnb1; }case2:……case3:……case4:……}}voidmain(){int

i;char

ch;

printf("輸入顯示的變量，形式如：a1或b4：");

scanf("%c%d",&ch,&i);

printf("%c%d=%d\n",ch,

i,ArrayOperating(i,ch));}184.2.4函數(shù)的嵌套調(diào)用main函數(shù){

……

調(diào)用函數(shù)A;

……}函數(shù)A{……

調(diào)用函數(shù)B；

……}函數(shù)B{

……

……

……}19【例】函數(shù)的嵌套調(diào)用main(){intn=3;

printf("%d\n",sub1(n));}sub1(intn){int

i,a=0;for(i=n;i>0;i--)a+=sub2(i);returna;}sub2(intn){returnn+1;}程序輸出結(jié)果：920

4.2.5對(duì)被調(diào)函數(shù)的聲明和函數(shù)原型變量要先定義后使用，函數(shù)也如此。即被調(diào)函數(shù)的定義要出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)的定義之前。如swap函數(shù).voidswap(intx,inty){…}main(){…

swap(a,b);

}main(){…c=max(a,b);}max(int

x,inty){…}允許整型函數(shù)（且參數(shù)也是整型）的定義出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)之后。如max函數(shù).21對(duì)被調(diào)函數(shù)進(jìn)行聲明的一般形式

函數(shù)類(lèi)型函數(shù)名（參數(shù)類(lèi)型1

參數(shù)名1，…）;或函數(shù)類(lèi)型函數(shù)名（參數(shù)類(lèi)型1，參數(shù)類(lèi)型2，…）;第二種形式省略了參數(shù)名，此種形式也稱(chēng)為函數(shù)的原型。如果非整型函數(shù)在主調(diào)函數(shù)之后定義，則應(yīng)在主調(diào)函數(shù)中或主調(diào)函數(shù)之前對(duì)被調(diào)函數(shù)進(jìn)行聲明。22#include<stdio.h>voidmain(){floatcalc(float

x,float

y,char

opr);floata,b;charopr;

printf("\n輸入四則運(yùn)算表達(dá)式:");

scanf("%f%c%f",&a,&opr,&b);

if(opr=='+'||opr=='-'||opr=='*'||opr=='/')printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",a,opr,b,calc(a,b,opr));elseprintf("非法運(yùn)算符!\n");}floatcalc(float

x,float

y,char

opr){switch(opr){case'+':return(x+y); case'-':return(x-y); case'*':return(x*y); case'/':return(x/y);}}}對(duì)被調(diào)函數(shù)的聲明【例4-12】計(jì)算并輸出兩個(gè)數(shù)的和、差、積、商。234.3局部變量和全局變量變量的作用域：變量在程序中可以被使用的范圍。根據(jù)變量的作用域可以將變量分為局部變量和全局變量。局部變量（內(nèi)部變量）：在函數(shù)內(nèi)或復(fù)合語(yǔ)句內(nèi)定義的變量以及形參。作用域：函數(shù)內(nèi)或復(fù)合語(yǔ)句內(nèi)。4.3.1局部作用域和局部變量【例】分析下面程序的運(yùn)行結(jié)果及變量的作用域。24voidsub(int

a,int

b){

int

c;a=a+b;b=b+a;c=b-a;printf("sub:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}局部變量voidmain(){

int

a=1,b=1,c=1;

printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);

sub(a,b);

printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);

{

int

a=2,b=2;

printf("comp:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}

printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}局部變量局部變量“分程序”或“程序塊”程序輸出結(jié)果：main: a=1b=1c=1sub: a=2b=3c=1main:a=1b=1c=1comp:a=2b=2c=1main: a=1b=1c=1254.3.2全局作用域和全局變量全局變量（外部變量）：在函數(shù)外部定義的變量。作用域：從定義變量的位置開(kāi)始到本源文件結(jié)束。如在其作用域內(nèi)的函數(shù)或分程序中定義了同名局部變量，則在局部變量的作用域內(nèi)，同名全局變量暫時(shí)不起作用?！纠咳肿兞亢途植孔兞康淖饔糜颉?6int

a=5; voidf(int

x,int

y) {

int

b,c; b=a+x;c=a-y;printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);}局部變量main(){int

b=6,c=7;

f(b,c);

printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

{

int

a=9,b=8;

printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

{

c=10;

printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

}

printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

}

printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);}局部變量局部變量程序輸出結(jié)果：511-2567987981098105610全局變量“分程序”或“程序塊”int274.4變量的生存期和存儲(chǔ)類(lèi)別4.4.1變量的生存期變量的生存期：變量在內(nèi)存中占據(jù)存儲(chǔ)空間的時(shí)間。程序代碼區(qū)靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)分配動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)變量靜態(tài)存儲(chǔ)變量284.4.2變量的存儲(chǔ)類(lèi)別變量的屬性數(shù)據(jù)類(lèi)型：決定為變量分配內(nèi)存單元的長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)的存放形式，數(shù)的范圍。存儲(chǔ)類(lèi)別：決定了變量的生存期，給它分配在哪個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。29變量定義語(yǔ)句的一般形式存儲(chǔ)類(lèi)別數(shù)據(jù)類(lèi)型變量名1,…,變量名n;auto（自動(dòng)的）register（寄存器的）static（靜態(tài)的）

extern（外部的）301．自動(dòng)變量（auto類(lèi)別）main()

{int

x,y;…}main()

{auto

int

x,y;…}自動(dòng)變量等價(jià)可省局部變量可以定義為自動(dòng)變量。31main(){int

a,b,c;

printf(“Entera，b:\n”);

scanf(“%d%d”,&a,&b);c=sum(a,b);

printf(“Sum=%d\n”,c);}sum(int

a,intb){intc=0;

c=a+b;

return(c);}printf(“Entera，b:\n”);scanf(“%d%d”,&a,&b);c=sum(a,b);c=a+b;return(c);printf(“Sum=%d\n”,c);main()Entera,b:內(nèi)存用戶區(qū)靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)am

不定bm

不定cm

不定12<回車(chē)>as=1bs=2cs=0bm=2am=1sum(int

a,intb)Sum=3程序程序區(qū)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)觀察下列程序運(yùn)行時(shí)變量的存儲(chǔ)情況單擊開(kāi)始運(yùn)行as=1bs=2cs=3運(yùn)行結(jié)束cm=3

32⑴內(nèi)存分配調(diào)用函數(shù)或執(zhí)行分程序時(shí)在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)為其分配存儲(chǔ)單元，函數(shù)或分程序執(zhí)行結(jié)束，所占內(nèi)存空間即刻釋放。⑵變量的初值定義變量時(shí)若沒(méi)賦初值，變量的初值不確定；如果賦初值則每次函數(shù)被調(diào)用時(shí)執(zhí)行一次賦值操作。⑶生存期在函數(shù)或分程序執(zhí)行期間。⑷作用域自動(dòng)變量所在的函數(shù)內(nèi)或分程序內(nèi)。自動(dòng)變量332．靜態(tài)變量（static類(lèi)別）除形參外，局部變量和全局變量都可以定義為靜態(tài)變量。static

int

a;main(){floatx,y;…}f(){static

int

b=1;……}全局靜態(tài)變量局部靜態(tài)變量自動(dòng)變量不能省34⑴內(nèi)存分配編譯時(shí)，將其分配在內(nèi)存的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中，程序運(yùn)行結(jié)束釋放該單元。⑵靜態(tài)變量的初值若定義時(shí)未賦初值，在編譯時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)賦初值為0；若定義時(shí)賦初值，則僅在編譯時(shí)賦初值一次，程序運(yùn)行后不再給變量賦初值。⑶生存期整個(gè)程序的執(zhí)行期間。⑷作用域局部靜態(tài)變量的作用域是它所在的函數(shù)或分程序。全局靜態(tài)變量的作用域是從定義處開(kāi)始到本源文件結(jié)束。靜態(tài)變量35staticintb=0;main(){int a=2,i;for(i=0;i<2;i++)

printf("%4d",f(a));

printf("\n");}int

f(inta){staticintc=3;b++;c++;return(a+b+c);}【例】靜態(tài)變量的使用。main()for(i=0;i<2;i++)printf("%4d",f(a));int

f(inta)b++;c++;return(a+b+c);for(i=0;i<2;i++)printf("%4d",f(a));int

f(inta)b++;c++;return(a+b+c);printf("\n");for(i=0;i<2;i++)36int

c;staticint

a;main(){floatx,y;…}chars;f(){staticint

b=1;……}3.外部變量（extern