第6章 函數(shù)與編譯預處理

第6章函數(shù)與編譯預處理

張倩第6章函數(shù)與編譯預處理

函數(shù)是C語言程序的基本模塊，由于采用了函數(shù)模塊式的結構，C語言易于實現(xiàn)結構化程序設計，使程序的結構清晰、減少重復編寫程序的工作量、提高程序的可讀性和可維護性。本章主要介紹函數(shù)的定義與調用、函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞方法、函數(shù)的遞歸調用、變量的作用域和存儲類別以及編譯預處理命令等相關內容。

第6章函數(shù)與編譯預處理

第66.1函數(shù)概述6.2函數(shù)的調用6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值6.4函數(shù)的嵌套調用與遞歸調用6.5變量的作用域與存儲類別6.6內部函數(shù)和外部函數(shù)6.7編譯預處理6.8文件包含6.9條件編譯

6.10程序舉例6.1函數(shù)概述

6.1.1為什么要用函數(shù)問題：如果程序的功能比較多，規(guī)模比較大，把所有代碼都寫在main函數(shù)中，就會使主函數(shù)變得龐雜、頭緒不清，閱讀和維護變得困難有時程序中要多次實現(xiàn)某一功能，就需要多次重復編寫實現(xiàn)此功能的程序代碼，這使程序冗長，不精煉6.1.1為什么要用函數(shù)解決的方法：用模塊化程序設計的思路采用“組裝”的辦法簡化程序設計的過程事先編好一批實現(xiàn)各種不同功能的函數(shù)把它們保存在函數(shù)庫中，需要時直接用6.1.1為什么要用函數(shù)解決的方法：用模塊化程序設計的思路函數(shù)就是功能每一個函數(shù)用來實現(xiàn)一個特定的功能函數(shù)的名字應反映其代表的功能6.1.1為什么要用函數(shù)在設計一個較大的程序時，往往把它分為若干個程序模塊，每一個模塊包括一個或多個函數(shù)，每個函數(shù)實現(xiàn)一個特定的功能Ｃ程序可由一個主函數(shù)和若干個其他函數(shù)構成主函數(shù)調用其他函數(shù)，其他函數(shù)也可以互相調用同一個函數(shù)可以被一個或多個函數(shù)調用任意多次

6.1.1為什么要用函數(shù)mainabcfghdeie6.1.1為什么要用函數(shù)可以使用庫函數(shù)可以使用自己編寫的函數(shù)在程序設計中要善于利用函數(shù)，可以減少重復編寫程序段的工作量，同時可以方便地實現(xiàn)模塊化的程序設計6.1函數(shù)概述

在C語言中，函數(shù)是程序的基本組成單位，因此可以很方便地用函數(shù)作為程序模塊來實現(xiàn)C語言程序。利用函數(shù)，不僅可以實現(xiàn)程序的模塊化，避免大量的重復工作、簡化程序，提高程序的易讀性和可維護性，還可以提高效率。例如，以下是使用主函數(shù)調用line()函數(shù)輸出一個簡單的信頭的程序。

#include<stdio.h>voidline()/*定義函數(shù)*/{printf("=======================================\n");}voidmain(){line();/*調用函數(shù)*/

printf("%s","XinjiangAgriculturalUniversity\n");printf(“%s”,"No.42Nanchangd,Urumqi,Xinjiang,P.R.China\n");line();/*調用函數(shù)*/}程序運行結果：=======================================XinjiangAgriculturalUniversityNo.42NanchangRd,Urumqi,Xinjiang,P.R.China=======================================6.1函數(shù)概述說明：

(1)一個Ｃ程序由一個或多個程序模塊組成，每一個程序模塊作為一個源程序文件。對較大的程序，一般不希望把所有內容全放在一個文件中，而是將它們分別放在若干個源文件中，由若干個源程序文件組成一個C程序。這樣便于分別編寫、分別編譯，提高調試效率。一個源程序文件可以為多個C程序共用。說明：

(2)一個源程序文件由一個或多個函數(shù)以及其他有關內容（如預處理指令、數(shù)據(jù)聲明與定義等）組成。一個源程序文件是一個編譯單位，在程序編譯時是以源程序文件為單位進行編譯的，而不是以函數(shù)為單位進行編譯的。說明：

(3)Ｃ程序的執(zhí)行是從main函數(shù)開始的，如果在main函數(shù)中調用其他函數(shù)，在調用后流程返回到main函數(shù)，在main函數(shù)中結束整個程序的運行。說明：

(4)所有函數(shù)都是平行的，即在定義函數(shù)時是分別進行的，是互相獨立的。一個函數(shù)并不從屬于另一個函數(shù)，即函數(shù)不能嵌套定義。函數(shù)間可以互相調用，但不能調用main函數(shù)。main函數(shù)是被操作系統(tǒng)調用的。6.1.2函數(shù)的分類

C語言不僅提供了極為豐富的庫函數(shù)，還允許用戶建立自己定義的函數(shù)。我們可以從不同的角度對C語言的函數(shù)進行分類。6.1函數(shù)概述6.1.2函數(shù)的分類

1．從函數(shù)定義的角度，函數(shù)可分為庫函數(shù)(又稱標準函數(shù))和用戶自定義函數(shù)兩種。庫函數(shù)包括了常用的數(shù)學函數(shù)、字符和字符串處理函數(shù)、輸入/輸出函數(shù)等。對每一類庫函數(shù)，系統(tǒng)都提供了相應的頭文件，該頭文件中包含了這一類庫函數(shù)的聲明，如數(shù)學函數(shù)的說明包含在“math.h”文件中,所以程序中如果要用到庫函數(shù)時，在程序文件的開頭應使用#include命令包含相應的頭文件。用戶自定義函數(shù)是用戶根據(jù)自己的需要編寫的函數(shù)，以解決用戶的專門需要。6.1函數(shù)概述6.1.2函數(shù)的分類

2．從函數(shù)是否具有返回值的角度，函數(shù)分為有返回值函數(shù)和無返回值函數(shù)兩種。有返回值函數(shù)被調用執(zhí)行完后將向調用者返回一個執(zhí)行結果，即函數(shù)返回值。如數(shù)學函數(shù)sin()等即屬于此類函數(shù)。無返回值函數(shù)用于完成某項特定的處理任務，執(zhí)行完成后不向調用者返回函數(shù)值。由于函數(shù)無須返回值，用戶在定義此類函數(shù)時可指定它的返回值為“空類型”，空類型的說明符為“void”。6.1函數(shù)概述6.1.2函數(shù)的分類

3．從函數(shù)是否帶有參數(shù)角度，函數(shù)分為無參函數(shù)和有參函數(shù)兩種。無參函數(shù)在調用時，主調函數(shù)并不將數(shù)據(jù)傳送給被調函數(shù)。而調用有參數(shù)函數(shù)時，在主調函數(shù)和被調函數(shù)之間有數(shù)據(jù)傳送。6.1函數(shù)概述6.1.3函數(shù)的定義函數(shù)是C語言程序的模塊結構，除了標準庫函數(shù)以外,要在C語言程序中使用用戶自定義函數(shù)，必須遵循函數(shù)的先定義、后聲明、再使用的步驟，即首先應定義好函數(shù)的數(shù)據(jù)類型、存儲類型和函數(shù)體，然后才能進行使用。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)。

6.1函數(shù)概述指定函數(shù)的名字，以便以后按名調用指定函數(shù)類型，即函數(shù)返回值的類型指定函數(shù)參數(shù)的名字和類型，以便在調用函數(shù)時向它們傳遞數(shù)據(jù)指定函數(shù)的功能。這是最重要的，這是在函數(shù)體中解決的對于庫函數(shù)，程序設計者只需用#include指令把有關的頭文件包含到本文件模塊中即可程序設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)C語言函數(shù)的定義形式如下：

[數(shù)據(jù)類型說明符]函數(shù)名([形參定義表]){

說明語句；可執(zhí)行語句；

}例如：說明：①數(shù)據(jù)類型確定該函數(shù)返回值的數(shù)據(jù)類型，缺省時系統(tǒng)認為是整型或字符型。②函數(shù)名由用戶自己確定，必須符合C語言標識符的規(guī)則。③形參之間用逗號隔開。函數(shù)可以沒有形參，但函數(shù)名后面的一對圓括號不能缺省。6.1函數(shù)概述例6.1編寫一個函數(shù),輸出由指定數(shù)量的指定字符組成的分隔條。#include<stdio.h>#include<string.h>voidline(char

c,intn)/*此函數(shù)用于輸出由指定字符組成的分隔條*/{inti;

for(i=1;i<=n;i++)/*循環(huán)n次*/

putchar(c);/*循環(huán)輸出n個字符*/

printf("\n");}voidmain(){line('*',47);/*傳送'*'字符以及輸出的字符個數(shù)47*/

printf("%s","XinjiangAgriculturalUniversity\n");

printf("%s","No.42NanchangRd,Urumqi,Xinjiang,P.R.China\n");line('*',47);/*傳送'*'字符以及輸出的字符個數(shù)47*/}程序運行結果：*********************************************

XinjiangAgriculturalUniversityNo.42NanchangRd,Urumqi,Xinjiang,P.R.China*********************************************6.2函數(shù)的調用在C語言中，用戶可以根據(jù)需要調用任何函數(shù)來完成某種處理。一個函數(shù)調用另一個函數(shù)稱為函數(shù)調用。6.2函數(shù)的調用6.2.1函數(shù)的調用方式函數(shù)調用的一般形式為：函數(shù)名(實參表)

實參可以是常量、變量、表達式及函數(shù)，各實參之間用逗號隔開，如果函數(shù)沒有參數(shù)，則“實參表”為空。函數(shù)的調用有三種方式：

1）函數(shù)表達式。函數(shù)調用出現(xiàn)在表達式中。例如：

s=area(3,4,5);是一個賦值表達式，把area函數(shù)的返回值賦予變量s。

2）函數(shù)語句。函數(shù)的調用是一個單獨的語句。例如：printf("IloveChina.\n");scanf("%d",&a);都是以函數(shù)語句的方式調用函數(shù)。

3）函數(shù)參數(shù)。函數(shù)的調用出現(xiàn)在參數(shù)的位置。例如：printf("%d",min(x,y));max(max(a,b),c);前者把min函數(shù)的返回值作為printf函數(shù)的實參來使用，而后者把max函數(shù)的返回值又作為max函數(shù)的實參來使用。在函數(shù)調用中還應該注意的一個問題是求值順序的問題，所謂求值順序是指對實參表中各量是自左至右使用呢，還是自右至左使用。對此，各系統(tǒng)的規(guī)定不一定相同。6.2函數(shù)的調用例6.2求m個元素中取出n個元素的組合數(shù)。求組合的公式為：這個問題三次計算階乘，因此編寫一個函數(shù)計算階乘，主函數(shù)三次調用計算階乘的函數(shù)，即可完成組合的計算。6.2函數(shù)的調用voidmain(){longcmn;

intm,n,t;

printf("input

m,n=");

scanf("%d,%d",&m,&n);

if(m<n)/*若m<n，則交換m,n的值*/{t=m;m=n;n=t;}

cmn=fac(m);/*調用fac函數(shù)計算m!*/

cmn=cmn/fac(n);/*調用fac函數(shù)計算n!，并且計算（m!/n!）*/

cmn=cmn/fac(m-n);/*調用fac函數(shù)計算(m-n)!,并且計算m!/(n!(m-n)!)*/

printf("cmn=%ld\n",cmn);/*輸出計算結果*/}程序運行結果：inputm,n=10,3↙cmn=1206.2函數(shù)的調用#include<stdio.h>longfac(intn)/*此函數(shù)用于計算階乘*/{longt=1;

intk;

for(k=2;k<=n;k++)t=t*k;

return(t);}6.2.2對被調函數(shù)原型的說明

C語言程序中一個函數(shù)調用另一個函數(shù)需要具備的條件是：①被調用的函數(shù)必須是已經(jīng)存在的函數(shù)，是庫函數(shù)或用戶自定義函數(shù)。②如果調用庫函數(shù)，必須要在程序文件的開頭用#include命令將與被調用函數(shù)有關的庫函數(shù)所在的頭文件包含到文件中來。如在前面幾章已經(jīng)用過的文件包含宏命令（詳見6.8節(jié)內容）：

#include<math.h>/*說明被調用函數(shù)將要用到數(shù)學函數(shù)*/6.2函數(shù)的調用③如果調用用戶自定義函數(shù)，并且該函數(shù)與調用它的函數(shù)（即主調函數(shù)）在同一個程序文件中，一般還應該在主調函數(shù)中對被調函數(shù)作聲明。即向編譯系統(tǒng)聲明將要調用此函數(shù)，并將有關信息通知編譯。與函數(shù)定義的格式對應，函數(shù)的聲明格式如下：存儲類型類型標識符函數(shù)名(形參的定義表)；例如：要對例6.1和例6.2中被調用函數(shù)

voidline(char

c,intn)

作函數(shù)原型的聲明，只在其最后再加一個分號即可，即：

voidline(char

c,intn);longfac(intn);6.2函數(shù)的調用#include<stdio.h>#include<string.h>voidline(char

c,intn);voidmain(){line('*',47);

printf("%s","XinjiangAgriculturalUniversity\n");

printf("%s","No.42NanchangRd,Urumqi,Xinjiang,P.R.China\n");line('*',47);}voidline(char

c,intn){inti;

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

putchar(c);

printf("\n");}6.2函數(shù)的調用6.2.2對被調函數(shù)原型的聲明以下幾種情況可以不在主調函數(shù)中對被調函數(shù)原型進行聲明：①如果被調用函數(shù)的定義出現(xiàn)在主調函數(shù)之前,可以不必加聲明。例如，在例6.1和例6.2中，函數(shù)line()和fac()均被寫在主函數(shù)main()之前，在主函數(shù)main()的前面可以不必對被調函數(shù)line()、fac()進行聲明。如果函數(shù)line()和fac()均被寫在主函數(shù)main()之后，則在主函數(shù)main()之前必須對被調函數(shù)line()、fac()進行聲明。6.2函數(shù)的調用②如果一個函數(shù)只被另一個函數(shù)所調用,在主調函數(shù)中聲明和在函數(shù)外聲明是等價的。如果一個函數(shù)被多個函數(shù)所調用，可以在所有函數(shù)的定義之前對被調函數(shù)進行聲明，這樣，在所有主調函數(shù)中就不必再對被調函數(shù)進行聲明了。例如：

6.2函數(shù)的調用charletter(char,char);/*以下3行在所有函數(shù)之前，且在函數(shù)外部*/floatf(float,float);int

i(float,float);voidmain()/*在main函數(shù)中要調用letter、f和i函數(shù)*/{…../*不必對它所調用的這3個函數(shù)進行聲明*/}/*下面定義被main函數(shù)調用的3個函數(shù)*/charletter(charc1,charc2)/*定義letter函數(shù)*/{……}floatf(float

x,floaty)/*定義f函數(shù)*/{…….}int

i(float

j,floatk)/*定義i函數(shù)*/{…….}

由于在文件的開頭已對要調用的函數(shù)進行了聲明，因此編譯系統(tǒng)從聲明中已經(jīng)知道了函數(shù)的有關情況，所以不必在主調函數(shù)中再進行聲明。

函數(shù)的定義和函數(shù)原型的聲明不是一回事。函數(shù)的定義是對函數(shù)功能的確定，包括指定函數(shù)名、函數(shù)值的類型、形式參數(shù)及其類型、函數(shù)體等，它是一個完整的、獨立的程序函數(shù)單位。函數(shù)原型的聲明的作用是把函數(shù)的名字、函數(shù)的類型及參數(shù)的類型、個數(shù)、順序通知編譯系統(tǒng)，以便在調用該函數(shù)時系統(tǒng)按此進行對照檢查（函數(shù)名是否正確，實參和形參的個數(shù)、類型、順序是否一致）。另外，對被調函數(shù)原型的聲明，僅僅是在已定義的函數(shù)的首部最后再加一個分號即可。6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值6.3.1函數(shù)的參數(shù)傳遞方式函數(shù)的參數(shù)主要用于在主調函數(shù)和被調函數(shù)之間進行數(shù)據(jù)傳遞。在定義函數(shù)時，函數(shù)名后面圓括號中的變量名稱為形式參數(shù)，簡稱形參。在主調函數(shù)中調用一個函數(shù)時，函數(shù)名后面圓括號中的參數(shù)稱為實際參數(shù)，簡稱實參。在函數(shù)調用時，主調函數(shù)把實參的值（實參都必須具有確定的值）傳送給被調函數(shù)的形參，從而實現(xiàn)主調函數(shù)向被調函數(shù)的數(shù)據(jù)傳送，達到被調函數(shù)從主調函數(shù)接收數(shù)據(jù)的目的。在C語言中，參數(shù)的類型不同，其傳遞方式也不同，下面給出C語言中的參數(shù)傳遞方式。6.3.1函數(shù)的參數(shù)傳遞方式

1．簡單變量作函數(shù)參數(shù)簡單變量作函數(shù)參數(shù)時，主調函數(shù)把實參的值傳送給被調函數(shù)的形參，從而實現(xiàn)主調函數(shù)向被調函數(shù)的數(shù)據(jù)傳送。進行數(shù)據(jù)傳送時，形參和實參具有以下特點：①形參與實參各占獨立的存儲單元。但是值得注意的是，形參變量只有在被調用時才分配臨時內存單元,在調用結束時，立即釋放所分配的內存單元。因此,形參只有在函數(shù)內部使用，函數(shù)調用結束返回主調函數(shù)后，則不能再使用該形參變量。②函數(shù)調用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的（也被稱為“值傳遞”方式），即只能把實參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實參，因此在函數(shù)調用過程中，形參的值發(fā)生改變，而實參中的值不會變化。6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值例6.3編寫一個程序，將主函數(shù)中的兩個變量的值傳送給swap函數(shù)中的兩個形參，交換兩個形參的值。#include<stdio.h>voidswap(int

x,inty)/*簡單變量作被調函數(shù)的形參*/{intt;t=x;x=y;y=t;/*通過中間變量t，進行數(shù)據(jù)交換*/

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

swap(a,b);/*調用swap函數(shù)時，簡單變量a,b做實參*/

printf("a=%d,b=%d\n",a,b);}程序運行結果：x=20,y=10a=10,b=206.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值6.3.1函數(shù)的參數(shù)傳遞方式

2．數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)

(1)數(shù)組元素作函數(shù)的參數(shù)數(shù)組元素作函數(shù)的參數(shù)，與簡單變量作參數(shù)一樣，遵循單向的“值傳遞”。即數(shù)組元素把它的值傳遞到系統(tǒng)為形參變量分配的臨時存儲單元中。6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值例6.4一個班學生的成績已存入一個一維數(shù)組中,調用函數(shù)統(tǒng)計及格的人數(shù)。#include<stdio.h>#defineN10int

fun(intx)/*簡單變量作被調函數(shù)的形參*/{if(x>=60)return(1);/*若學生成績及格返回1*/elsereturn(0);/*若學生成績不及格返回0*/}voidmain(){int

cj[N]={76,80,65,60,58,91,47,63,70,85};

intcount=0,k;

for(k=0;k<N;k++)

if(fun(cj[k]))/*調用fun函數(shù)時，數(shù)組元素cj[k]做實參*/count++;/*若fun(cj[k])的值為1，則學生及格人數(shù)加1*/

printf("count=%d\n",count);/*輸出及格的人數(shù)*/}程序運行結果：count=8

6.3.1函數(shù)的參數(shù)傳遞方式

2．數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)（2）數(shù)組名作函數(shù)的參數(shù)簡單變量和數(shù)組元素作函數(shù)的參數(shù)，遵循的是“值傳遞”方式，而數(shù)組名作函數(shù)的參數(shù)，遵循“地址傳遞”方式，即在函數(shù)調用時，若數(shù)組名作函數(shù)的參數(shù)，則將數(shù)組的起始地址（數(shù)組名代表數(shù)組的起始地址）作為參數(shù)傳遞給形參。換言之，“地址傳遞”方式的特點是，形參數(shù)組和實參數(shù)組共同使用同樣的內存單元，被調函數(shù)中對形參數(shù)組的操作其實就是對實參數(shù)組的操作，因此，函數(shù)中對形參值的改變也會改變實參的值。6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值例6.5一個班學生的成績已存入一個一維數(shù)組中，調用函數(shù)求平均成績。#include<stdio.h>#defineN10floataverage(float

x[N])/*數(shù)組作被調函數(shù)的形參*/{floatsum=0,aver;

intk;

for(k=0;k<N;k++)/*計算成績之和*/sum+=x[k];aver=sum/N;/*計算平均成績*/

return(aver);}voidmain(){floatcj[N],aver;

intk;

printf("input%dscores:\n",N);

for(k=0;k<N;k++)/*通過鍵盤輸入N個學生的成績*/

scanf("%f",&cj[k]);aver=average(cj);/*調用average函數(shù)時，數(shù)組名cj作實參*/

printf("averagescoreis:%6.2f\n",aver);}程序運行結果：input10score:78676058908871546280↙averagescoreis:70.806.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值6.3.1函數(shù)的參數(shù)傳遞方式

2．數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)（3）多維數(shù)組名作函數(shù)的參數(shù)多維數(shù)組名作函數(shù)的參數(shù)時，除第一維可以不指定長度外（也可以指定），其余各維都必須指定長度。因此，以下寫法都是合法的：

int

fun(inta[3][4])

或

int

fun(inta[][4])6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值例6.7使用調用函數(shù)的方法,求3×4的矩陣中最大和最小的元素。#include<stdio.h>#defineM3/*定義矩陣的行數(shù)*/#defineN4/*定義矩陣的列數(shù)*/voidput_matric(int

a[M][N])/*輸出矩陣的函數(shù)*/{int

i,j;

printf("arrayis:\n");

for(i=0;i<M;i++){for(j=0;j<N;j++)printf("%4d",a[i][j]);

printf("\n");}

printf("\n");}voidmax(int

a[][N],intb[])/*求矩陣元素中最大值和最小值的函數(shù)*/{int

i,j;b[0]=a[0][0];/*假設矩陣的第1行第1列的元素是最大的*/b[1]=a[0][0];/*假設矩陣的第1行第1列的元素是最小的*/

for(i=0;i<M;i++){for(j=0;j<N;j++){if(a[i][j]>b[0])/*將矩陣中最大的元素存放在b[0]中*/b[0]=a[i][j];

if(a[i][j]<b[1])/*將矩陣中最小的元素存放在b[1]中*/b[1]=a[i][j];}}}6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值voidmain(){intb[2],a[M][N]={{2,-1,6,8},{11,45,-25,0},{55,18,3,-7}};

put_matric(a);

max(a,b);

printf("maxvalueis:%4d\nminvalueis:%4d\n",b[0],b[1]);}程序運行結果：arrayis:2-1681145-25055183-7maxvalueis:55minvalueis:-256.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值例6.8使用調用函數(shù)，實現(xiàn)矩陣的轉置。#include<stdio.h>#defineN3voidput_matric(int

a[N][N])/*輸出矩陣的函數(shù)*/{int

i,j;

for(i=0;i<N;i++){for(j=0;j<N;j++)printf("%4d",a[i][j]);

printf("\n");}

printf("\n");}6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值voidfun(int

b[][N])/*實現(xiàn)矩陣轉置函數(shù)*/{int

i,j,t;

for(i=0;i<N;i++)/*將b矩陣i行j列元素和j行i列元素進行交換*/

for(j=i+1;j<N;j++){t=b[i][j];

b[i][j]=b[j][i];b[j][i]=t;}}voidmain(){inti,j,c[N][N]={{1,55,66},{35,1,75},{25,45,1}};

printf("original

matric:\n");

put_matric(c);/*調用輸出矩陣函數(shù)，輸出原始矩陣*/

fun(c);/*調用矩陣轉置函數(shù)*/

printf("transposed

matric:\n");

put_matric(c);/*調用輸出矩陣函數(shù)，輸出轉置矩陣*/}程序運行結果：

originalmatric:155663517525451transposedmatric:1352555145667516.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值6.3.2函數(shù)的返回值函數(shù)的值是指函數(shù)被調用后，執(zhí)行函數(shù)體中的語句序列后所取得的值。函數(shù)的值只能通過return語句返回主調函數(shù)。return語句的一般形式為：

return;return表達式；

return(表達式)；

return語句的作用是：結束函數(shù)的執(zhí)行，并將表達式的值帶回給主調函數(shù)。6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值說明：①表達式的類型應與函數(shù)定義的數(shù)據(jù)類型一致，如果不一致則以函數(shù)定義的數(shù)據(jù)類型為準。②在一個函數(shù)中允許有多個return語句，流程執(zhí)行到其中一個return時，立即返回主調函數(shù)。③如果被調函數(shù)中沒有return語句，函數(shù)不是不帶回值，而是帶回一個不確定的值。為了明確表示函數(shù)不帶回值，可以定義函數(shù)為無類型“void”（或稱空類型）。例如：

voidprintline(){printf("**********\n");}6.3函數(shù)的參數(shù)傳遞方式與函數(shù)的返回值例6.9求一個浮點數(shù)的絕對值。#include<stdio.h>floatxabs(floatx)/*此函數(shù)用于求一個浮點數(shù)的絕對值*/{if(x<0)return(-x);else

return(x);}voidmain(){floatx,y;

printf("inputx=");

scanf("%f",&x);y=xabs(x);/*調用xabs函數(shù)，并將其結果賦值給y*/

printf("y=%f\n",y);}程序運行結果：

inputx=-3.5↙y=3.5000006.4函數(shù)的嵌套調用與遞歸調用

6.4.1函數(shù)的嵌套調用函數(shù)的定義不能嵌套，但函數(shù)的調用可以嵌套，即被調用的函數(shù)還可以再調用其它函數(shù)。函數(shù)的嵌套調用執(zhí)行過程如圖6-2所示。其執(zhí)行過程是：執(zhí)行main函數(shù)中調用f1函數(shù)的語句時，即轉去執(zhí)行f1函數(shù)，在f1函數(shù)中又調用f2函數(shù)時，又轉去執(zhí)行f2函數(shù)，f2函數(shù)執(zhí)行完畢返回f1函數(shù)的斷點繼續(xù)執(zhí)行，f1函數(shù)執(zhí)行完畢返回main函數(shù)的斷點繼續(xù)執(zhí)行。圖6-2函數(shù)的嵌套調用執(zhí)行過程例6.10函數(shù)的嵌套調用舉例。#include<stdio.h>voidfun2()/*定義函數(shù)f2*/{printf("BBB\n");}voidfun1()/*定義函數(shù)f1*/{printf("A\n");fun2();/*調用函數(shù)f2*/}voidmain()/*主函數(shù)*/{fun1();/*調用函數(shù)f1*/

printf("CCCCC\n");}程序運行結果：

ABBBCCCCC6.4.2函數(shù)的遞歸調用遞歸是在連續(xù)執(zhí)行某一處理過程時，該過程中的某一步要用到它自身的上一步(或上幾步)的結果。在一個程序中，若存在程序自己調用自己的現(xiàn)象就構成了遞歸。遞歸又可分為直接遞歸和間接遞歸。如果函數(shù)funA在執(zhí)行過程又調用函數(shù)funA自己，則稱函數(shù)funA為直接遞歸。如果函數(shù)funA在執(zhí)行過程中先調用函數(shù)funB，函數(shù)funB在執(zhí)行過程中又調用函數(shù)funA，則稱函數(shù)funA為間接遞歸。6.4函數(shù)的嵌套調用與遞歸調用

f2函數(shù)調用f1函數(shù)函數(shù)的遞歸調用

f函數(shù)調用f函數(shù)

f1函數(shù)調用f2函數(shù)直接調用本函數(shù)間接調用本函數(shù)遞歸分為兩個過程：（1）第一為遞推過程：將一個原始問題分解為一個新的問題,而這個新的問題的解決方法仍與原始問題的解決方法相同，逐步從未知向已知推進，最終達到遞歸結束條件，這時遞推過程結束。（2）第二為回歸過程：從遞歸結束條件出發(fā)，沿遞推的逆過程，逐一求值回歸，直至遞推的起始處，結束回歸過程，完成遞歸調用。值得注意的是，為了防止遞歸調用無終止地進行，必須在遞歸函數(shù)的函數(shù)體中給出遞歸終止條件，當條件滿足時則結束遞歸調用，返回上一層，從而逐層返回，直到返回最上一層而結束整個遞歸調用。6.4函數(shù)的嵌套調用與遞歸調用

例6.11用遞歸方法求n!。當n>1時，n!=n·(n-1)!，因此求n!的問題轉化成了求n·(n-1)!的問題，而求(n-1)!的問題與求n!的解決方法相同，只是求階乘的對象的值減去1。當n的值遞減至1時，n!=1，從而使遞歸得以結束。如果把求n!寫成函數(shù)fact(n)的話，則fact(n)的實現(xiàn)依賴于fact(n-1)，同理fact(n-1)的實現(xiàn)依賴于fact(n-2)，…，最后fact(2)的實現(xiàn)依賴于fact(1)，fact(1)=1。由于已知f(1)，就可以向回推，計算出f(n)。#include<stdio.h>floatfact(intn){floatt;

if(n==0||n==1)/*當n=0或n=1時，遞歸結束*/t=1;elset=n*fact(n-1);/*遞歸調用fact函數(shù)，并將值賦給t*/

return(t);/*返回t的值*/}voidmain(){intn;floatf;

printf("inputn=");

scanf("%d",&n);f=fact(n);/*調用fact函數(shù)，并將值賦給f*/

printf("%d!=%5.0f\n",n,f);}程序運行結果：

inputn=5↙5!=1206.4函數(shù)的嵌套調用與遞歸調用

fac(5)輸出fac(5)mainf=fac(4)×5fac函數(shù)n=5f=fac(3)×4fac函數(shù)n=4f=fac(1)×2fac函數(shù)n=2f=fac(2)×3fac函數(shù)n=3f=1fac函數(shù)n=1fac(1)=1fac(2)=2fac(3)=6fac(4)=24fac(5)=120120例6.12用遞歸方法求斐波納契（Fibonacci）數(shù)列的第n項。斐波納契數(shù)列的規(guī)律是：每個數(shù)等于前兩個數(shù)之和。即斐波納契數(shù)列的第n項fibona(n)=fibona(n-1)+fibona(n-2)，第n-1項fibona(n-1)=fibona(n-2)+fibona(n-3)，…，最后fibona(3)=fibona(2)+fibona(1)。即當n=1、n=2時，就可以向回推，計算出fibona(n)。6.4函數(shù)的嵌套調用與遞歸調用

#include<stdio.h>longfibona(intn){longf;

if(n==1||n==2)/*當n=1或n=2時，遞歸結束*/f=1;

elsef=fibona(n-1)+fibona(n-2);/*遞歸調用*/

return(f);}voidmain(){longintn;

printf("inputn=");scanf("%ld",&n);printf("fibona=%ld\n",fibona(n));/*調用fibona函數(shù)，并輸出其值*/}程序運行結果：inputn=20↙fibona=67656.4函數(shù)的嵌套調用與遞歸調用

6.5變量的作用域與存儲類別

C語言程序中的任何變量，系統(tǒng)都會在適當?shù)臅r間為變量分配內存單元，而且每一個變量都有兩個屬性：數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)的存儲類別。變量的數(shù)據(jù)類型決定了變量在內存中所占的字節(jié)數(shù)以及數(shù)據(jù)的表示方法。變量的存儲類別決定了變量的空間上的作用域和時間上的生存期（變量存在的時間）。例如在前面我們已介紹，以某種數(shù)據(jù)類型聲明的函數(shù)的形參變量只有在函數(shù)被調用期間才分配內存單元，調用結束立即釋放。這一點表明形參變量只有在函數(shù)內才是有效的，離開該函數(shù)就不能再使用了。本節(jié)將介紹變量的作用域與存儲類別。6.5.1局部變量和全局變量在C語言中，所有的變量都有自己的作用域。變量的作用域是指變量在C程序中的有效范圍。變量定義的位置不同，其作用域也不同。C語言中的變量按照作用域，分為局部變量和全局變量，也稱為內部變量和外部變量。如果變量定義在某函數(shù)或復合語句內部，則稱該變量為局部變量。也就是說，局部變量只在定義它的函數(shù)內部或復合語句內有效。如果變量定義在所有函數(shù)外部，則稱該變量為全局變量。也就是說，全局變量的作用范圍是從定義變量的位置開始到本程序文件結束，即全局變量可以被在其定義位置之后的其他函數(shù)所共享。6.5變量的作用域與存儲類別

u、v、w雖然都是全局變量,但它們的作用范圍不同。即u、v在整個程序中都可以使用,而w只能在函數(shù)f2和主函數(shù)main中可以使用，不能在函數(shù)f1中使用。另外，允許在不同的函數(shù)中使用相同的變量名（如局部變量a、j）,它們代表不同的對象，分配不同的存儲單元，互不干涉，也不會發(fā)生混淆。例6.13下面程序中包含有復合語句，分析其運行結果。

#include<stdio.h>voidmain(){inti=2,j=3,k;k=i+j;{intk=8;/*復合語句開始*/

if(i==2){i=3;printf("k1=%d\n",k);}}/*復合語句結束*/

printf("i=%d\nk2=%d\n",i,k);}程序運行結果：k1=8i=3k2=5例6.14分析下面程序的運行結果。#include<stdio.h>voidfun();intn=5;/*定義全局變量n*/voidmain(){intn=10;/*定義局部變量n*/fun();/*調用函數(shù)fun()*/printf("n=%d\n",n);/*局部變量起作用*/}voidfun(){printf("n=%d\n",n);/*全局變量起作用*/}程序運行結果：n=5n=10上述程序中，定義了兩個變量n，值為5的n是全局變量，其作用域是整個程序范圍，值為10的n是局部變量，其作用域是main函數(shù)內，執(zhí)行主函數(shù)時，全局變量被屏蔽不起作用，所以輸出10。fun()函數(shù)被調用時，該函數(shù)中出現(xiàn)的是全局變量，所以輸出5。使用全局變量時要注意以下幾個問題：①全局變量可以在多個函數(shù)中使用，當其中一個函數(shù)改變了全局變量的值時，可能會影響其他函數(shù)的執(zhí)行結果。②全局變量在整個程序執(zhí)行過程中始終占用存儲單元，因而浪費內存空間。③在一個函數(shù)內定義了一個與全局變量名相同的局部變量（或者是形參）時，局部變量有效，而全局變量在該函數(shù)內不起作用。6.5.1局部變量和全局變量

6.5.2變量的動態(tài)和靜態(tài)存儲方式編譯后的C語言程序，在內存中占用的存儲空間通常分為程序區(qū)(存放代碼)、靜態(tài)存儲區(qū)(存放數(shù)據(jù))和動態(tài)存儲區(qū)(存放數(shù)據(jù))三個部分。其中，程序區(qū)中存放的是可執(zhí)行程序的機器指令；靜態(tài)存儲區(qū)中存放的是需要占用固定存儲單元的變量；動態(tài)存儲區(qū)中存放的是不需要占用固定存儲單元的變量。因而，從存儲空間的角度，我們把變量分為動態(tài)存儲變量和靜態(tài)變量。6.5變量的作用域與存儲類別

動態(tài)存儲變量(也稱自動類變量)是指那些當程序的流程轉到該函數(shù)時才開辟內存單元，執(zhí)行后又立即釋放的變量。靜態(tài)存儲變量則是指在整個程序運行期間分配固定存儲空間的變量。

C語言根據(jù)變量的動態(tài)和靜態(tài)存儲方式提供了4種存儲類別，分別是：auto(動態(tài)存儲類別)、extern(外部存儲類別)、register（寄存器型存儲類別）和static(靜態(tài)存儲類別)。一個完整的變量說明的格式如下：存儲類別類型變量名表例如：

staticfloatx,y;/*表示定義了靜態(tài)存儲類別的整型變量x和y*/6.5變量的作用域與存儲類別

6.5.3局部變量的存儲類別局部變量有三種存儲類別：auto、static和register型。

1．auto存儲類別在函數(shù)體內或復合語句內定義變量時，如果沒有指定存儲類型或使用了auto,系統(tǒng)都認為所定義的變量為auto存儲類別。auto存儲類別的變量也稱為自動變量。例如，以下兩種定義方法是等價的。

autointa=2,b;

inta=2,b;

函數(shù)中的局部變量，如不專門定義類別，都是動態(tài)地分配存儲空間的。函數(shù)中的形參和在函數(shù)中定義的變量，都屬于此類，在調用該函數(shù)時系統(tǒng)會給它們分配臨時的存儲空間，在函數(shù)調用結束時就自動釋放這些存儲空間。6.5變量的作用域與存儲類別

例6.16分析下面程序的運行結果。#include<stdio.h>voidfun(){intn=2;/*沒有指定n的存儲類別，因此n為auto存儲類別的局部變量*/n++;

printf("n=%d\n",n);}voidmain(){fun();fun();}函數(shù)fun()中定義的n為自動變量。第一次調用時，系統(tǒng)為n分配臨時存儲單元，n的初值為2，執(zhí)行n++后，n的值為3，輸出3。第一次調用后分配給n的存儲單元被釋放，第二次調用時，系統(tǒng)為n重新分配存儲單元，因此輸出結果仍然是3。運行結果：n=3n=3

2．static存儲類別對于某些局部變量，如果希望在函數(shù)調用結束后仍然保留函數(shù)中定義的局部變量的值，則可以使用static將該局部變量定義為靜態(tài)局部變量。例如：

staticdoublex;

靜態(tài)局部變量是在靜態(tài)存儲區(qū)中分配存儲空間，在程序的整個執(zhí)行過程中不釋放，因此函數(shù)調用結束后，它的值并不消失，其值能夠保持連續(xù)性。使用靜態(tài)局部變量時特別要注意初始化，靜態(tài)局部變量是在編譯過程中賦初值的，且只賦一次初值，以后調用函數(shù)時不再賦初值，而是保留前一次調用函數(shù)時的結果。這一點是局部靜態(tài)變量和自動變量的本質的區(qū)別。6.5變量的作用域與存儲類別

例如，如果將第三個語句intn=2;改為staticintn=2;，即將auto存儲類別的局部變量改為靜態(tài)局部變量，則結果不同。因為第一次調用時，系統(tǒng)為n分配臨時存儲單元，n的初值為2，執(zhí)行n++后，n的值為3，輸出3。第一次調用結束后分配給n的存儲單元不釋放，第二次調用時，n仍然使用原存儲單元，不再執(zhí)行staticintn=2;語句，n的值不是2，而是3，再執(zhí)行n++后，n的值為4，因此輸出結果是4。6.5變量的作用域與存儲類別

#include<stdio.h>voidfun(){intn=2;/*auto存儲類別局部變量*/n++;

printf("n=%d\n",n);}voidmain(){fun();fun();}#include<stdio.h>voidfun(){static

intn=2;/*靜態(tài)局部變量*/n++;

printf("n=%d\n",n);}voidmain(){fun();fun();}運行結果：n=3n=3運行結果：n=3n=4

3．register存儲類別自動變量和靜態(tài)局部變量都存放在計算機的內存中。由于計算機從寄存器中讀取數(shù)據(jù)比從內存中讀取速度快，所以為了提高程序的運算速度，C語言允許將一些頻繁使用的局部變量定義為寄存器變量，這樣程序盡可能地為它分配寄存器存放，而不用內存。例如：

registerintm;6.5變量的作用域與存儲類別

使用寄存器變量時要注意以下幾點：①CPU中寄存器的數(shù)目是有限的，因此只能把極少數(shù)的頻繁使用的變量定義為寄存器變量。②寄存器變量不是保存在內存中，因此不能進行取地址運算。③只有動態(tài)局部變量才能定義成寄存器變量，全局變量和靜態(tài)局部變量不行。6.5.3局部變量的存儲類別6.5.4全局變量的存儲類別全部變量有兩種存儲類別：extern和static型。

1．extern存儲類別一個大型的C語言程序可以由多個源程序文件組成，這些源程序文件分別被經(jīng)過編譯和連接之后最終生成一個可執(zhí)行文件。如果其中一個文件要引用另一個文件中定義的外部變量，就應該在需要引用此變量的文件中用關鍵字extern把此變量說明為外部的即可。這種說明一般應在文件的開頭且位于所有函數(shù)的外面。例如：

externintn;

則說明全局變量n在其他源程序文件中已經(jīng)說明。6.5變量的作用域與存儲類別

例6.18用extern將全局變量的作用域擴展到其他源程序文件中舉例。文件file1.c的內容如下：

文件file2.c的內容如下：

intn;/*定義全局變量n*/externintn;/*聲明全局變量n*/voidmain()voidfun(){n=1;{printf("fun:n=%d\n",n);fun();n++;

printf("main:n=%d\n",n);}}程序運行結果：fun:n=1main:n=2

在file1.c文件中定義了全局變量n，此時給它分配存儲單元,在file2.c文件中只是對該變量進行了聲明。在main函數(shù)中先給n賦值1，后調用fun函數(shù)，fun函數(shù)先輸出n的值，輸出1，后執(zhí)行n++；n=2，返回main函數(shù)，再輸出2。另外，若在同一個源程序文件中，全局變量的定義位于引用它的函數(shù)的后面時，也可以在要引用該全局變量的函數(shù)中，用extern來說明該變量是全局的，然后再引用該變量。即全局變量可以被所定義的同一個源程序文件中的各個函數(shù)共同引用。6.5變量的作用域與存儲類別

例6.19舉例說明用extern聲明全局變量，以擴展它在源程序文件中的作用域。#include<stdio.h>voidmain(){intm;intmax(intx,inty);

externint

a,b;/*聲明全局變量*/m=max(a,b);

printf("max=%d\n",m);}inta=3,b=5;

/*聲明全局變量*/intmax(intx,inty){return(x>y?x:y);}程序運行結果：max=56.5變量的作用域與存儲類別

6.5.4全局變量的存儲類別

2．static存儲類別與extern存儲類別相反，如果希望一個源程序文件中的全局變量僅限于該文件使用，只要在該全局變量定義時的類型說明前加一個static即可。例如:staticintm;

則說明全局變量m只能在該源程序文件內有效，其他文件不能應用。6.5變量的作用域與存儲類別

6.6內部函數(shù)和外部函數(shù)

一個C語言程序可以由多個函數(shù)組成，這些函數(shù)既可以在一個文件中，也可以分散在多個不同的文件中，根據(jù)函數(shù)能否被其它文件中的函數(shù)調用，將函數(shù)分為內部函數(shù)和外部函數(shù)。6.6內部函數(shù)和外部函數(shù)6.6.1內部函數(shù)

如果在一個文件中定義的函數(shù)，只能被本文件中的函數(shù)調用，而不能被其它文件中的函數(shù)調用，則稱它為內部函數(shù)。定義內部函數(shù)時在函數(shù)類型前面加上關鍵字static。即：

static類型標識符函數(shù)名（[形參列表]）

{

函數(shù)體

}例6.21內部函數(shù)的說明示例。文件file1.c的內容如下：文件file2.c的內容如下：

#include<stdio.h>#include<stdio.h>externinta;inta=2;staticvoidfun()voidmain(){{fun();a=a+1;printf("a=%d\n",a);}}在文件file1.c中定義了靜態(tài)函數(shù)fun，這就限制了函數(shù)fun的作用域只是在file1.c內，所以file2.c中函數(shù)調用語句fun();是錯誤的，編譯時會出錯。6.6內部函數(shù)和外部函數(shù)6.6.2外部函數(shù)如果在一個源程序文件中定義的函數(shù)，除了可以被本文件中的函數(shù)調用外,還可以被其它文件中的函數(shù)調用，則稱它為外部函數(shù)。定義外部函數(shù)時在函數(shù)類型前面加上關鍵字extern。即：

[extern]類型標識符函數(shù)名([形參列表]){

函數(shù)體

}

定義外部函數(shù)時，關鍵字extern可以省略，本書前面定義的函數(shù)都是外部函數(shù)。在需要調用外部函數(shù)的文件中，需要用extern對被調用的外部函數(shù)進行如下聲明：

extern函數(shù)類型函數(shù)名([形參列表])；6.6內部函數(shù)和外部函數(shù)例6.22外部函數(shù)的說明示例。文件file1.c的內容如下：文件file2.c的內容如下：

#include<stdio.h>#include<stdio.h>externvoidfun(charstr1[100])voidmain(){{externvoidfun(charstr1[100]);…charstr2[100];}…fun(str2);…}6.6內部函數(shù)和外部函數(shù)6.7編譯預處理

編譯預處理是在對源程序進行正式編譯之前的處理。即編譯預處理負責在正式編譯之前對源程序的一些特殊行進行預加工，通過編譯系統(tǒng)的預處理程序執(zhí)行源程序中的預處理。

在C語言程序中加入一些預處理命令，可以改善程序設計的環(huán)境，有助于編寫、易讀、易移植、易調試，也是模塊化程序設計的一個工具。6.7編譯預處理預處理命令都是以“#”開頭，末尾不加分號，以區(qū)別C語句與C聲明和定義。預處理命令可以出現(xiàn)在程序的任何地方，但一般都將預處理命令放在源程序的首部，其作用域從說明的位置開始到所在源程序的末尾。#include<stdio.h>#definePI3.141492voidmain(){floatr=2;s=PI*r*r;

printf("s=%6.2f\n",s);}#include<stdio.h>voidmain(){#definePI3.141492floatr=2;s=PI*r*r;

printf("s=%6.2f\n",s);}

C語言提供的預處理功能主要有三種：宏定義、文件包含和條件編譯，分別用宏定義命令、文件包含命令和條件編譯命令來實現(xiàn)。

6.7.1宏定義通過預處理命令#define指定的預處理就是宏定義。宏定義的作用是用標識符來代表一個字符串，一旦對字符串命名，就可在源程序中使用宏定義標識符，系統(tǒng)編譯之前會自動將標識符替換成字符串。通常把被定義為宏的標識符稱為宏名，在編譯預處理時，對程序中所有出現(xiàn)的宏名，都用宏定義中的字符串去替換，這個過程叫宏代換或宏展開。宏定義是由源程序中的宏定義命令完成的，宏替換是由預處理源程序自動完成的。根據(jù)是否帶參數(shù)將宏定義分為不帶參數(shù)的宏定義和帶參數(shù)的宏定義。6.7編譯預處理

6.7.1宏定義

1.不帶參數(shù)的宏定義不帶參數(shù)的宏定義的一般形式如下：

#define標識符字符串其中，define是關鍵字，它表示宏定義命令。標識符為所定義的宏名，它的寫法符合C語言標識符的規(guī)則。字符串可以是常數(shù)、表達式、格式串等。例如：