函數(shù)市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第4章函數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握函數(shù)申明和定義、函數(shù)調(diào)用及函數(shù)參數(shù)傳遞過程了解關(guān)鍵字inline含義與使用掌握遞歸函數(shù)定義及使用掌握函數(shù)重載定義及使用掌握函數(shù)模板定義及使用了解各類系統(tǒng)函數(shù)，掌握慣用系統(tǒng)函數(shù)使用1/38程序模塊結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，要求采取自頂向下方法，將功效復(fù)雜程序分解為若干個(gè)功效單一模塊功效單一即軟件理論中提及低耦合、高內(nèi)聚，即各個(gè)模塊之間沒有交叉功效，這么一個(gè)模塊錯(cuò)誤不會(huì)涉及到其它模塊，同時(shí)修改一個(gè)模塊功效也不會(huì)影響其它模塊將程序進(jìn)行模塊化，降低了大型程序編制難度，提升了程序復(fù)用度，同時(shí)也使編程人員之間分工、協(xié)作成為可能2/38函數(shù)概述C/C++語言中程序模塊經(jīng)過“函數(shù)”來實(shí)現(xiàn)。函數(shù)是一個(gè)命名程序代碼塊，是程序完成其操作場所，是將功效重復(fù)程序段抽象出來所形成一個(gè)獨(dú)立、可重復(fù)使用功效單元一個(gè)完整C/C++語言程序由若干個(gè)函數(shù)組成，其中有且只有一個(gè)main函數(shù)，main函數(shù)是程序入口，由操作系統(tǒng)調(diào)用在main函數(shù)中能夠調(diào)用其它函數(shù)，以完成指定功效，其它函數(shù)之間能夠相互調(diào)用，但不能調(diào)用main函數(shù)3/38簡單示例#include<iostream>usingnamespacestd;intadd(inti1,inti2){ inti; i=i1+i2; returni;}intmain(){inta,b,c;cout<<"pleaseinputtowintegers:";cin>>a>>b;c=add(a,b);cout<<a<<"+"<<b<<"="<<c<<endl;return0;}4/38函數(shù)定義C/C++語言中函數(shù)，必須先定義，后使用。在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部能夠調(diào)用其它函數(shù)，但在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部不能嵌套地定義另一個(gè)函數(shù)定義函數(shù)普通格式為：

返回類型函數(shù)名(數(shù)據(jù)類型1參數(shù)1,數(shù)據(jù)類型2參數(shù)2,…)

{

語句序列

}5/38關(guān)于函數(shù)定義(一)函數(shù)首部包含：返回類型、函數(shù)名稱、參數(shù)列表返回類型為函數(shù)返回值類型，能夠是系統(tǒng)任一基本數(shù)據(jù)類型或用戶自定義一個(gè)數(shù)據(jù)類型，它要求了函數(shù)執(zhí)行既定功效后return語句返回類型，又稱為該函數(shù)類型。當(dāng)一個(gè)函數(shù)不需要經(jīng)過return語句返回一個(gè)值時(shí)，稱為無返回值函數(shù)或無類型函數(shù)，此時(shí)需要使用void作為類型名函數(shù)名稱是用戶為函數(shù)所起名字，它是一個(gè)標(biāo)識(shí)符，應(yīng)符合C/C++標(biāo)識(shí)符普通命名規(guī)則，用戶經(jīng)過使用這個(gè)函數(shù)名傳遞參數(shù)以調(diào)用該函數(shù)6/38關(guān)于函數(shù)定義(二)參數(shù)列表能夠包含任意多項(xiàng)(能夠沒有)，當(dāng)多于一項(xiàng)時(shí)，前后兩個(gè)參數(shù)之間必須用逗號(hào)分開用花括號(hào)括起來語句序列組成了函數(shù)體，即函數(shù)所完成詳細(xì)操作，普通分為3部分：第1部分為定義部分，定義函數(shù)執(zhí)行過程中所需要一些常量或變量第2部分為函數(shù)功效部分，完成函數(shù)功效第3部分為返回值部分，返回函數(shù)結(jié)果注意：每個(gè)函數(shù)都是一個(gè)功效獨(dú)立模塊，絕不允許在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)定義另一個(gè)函數(shù)7/38函數(shù)申明函數(shù)必須先定義后使用，假如需要在定義前使用函數(shù)，則必須在使用前申明該函數(shù)函數(shù)申明格式為(兩種)：

返回類型函數(shù)名(數(shù)據(jù)類型1參數(shù)1,數(shù)據(jù)類型2參數(shù)2,...);

返回類型函數(shù)名(數(shù)據(jù)類型1,數(shù)據(jù)類型2,...);

注意：

1）函數(shù)申明不包含函數(shù)體，最終必須以分號(hào)結(jié)束

2）函數(shù)定義只能夠一次，但申明能夠?qū)掖?/p>

3)返回類型、函數(shù)名稱、參數(shù)類型列表組成了函數(shù)原型(prototype)8/38函數(shù)調(diào)用函數(shù)定義/申明之后就能夠在需要時(shí)加以使用，即調(diào)用。函數(shù)調(diào)用格式為：

函數(shù)名(實(shí)際參數(shù)1,實(shí)際參數(shù)2,...)形式參數(shù)——函數(shù)定義中參數(shù)，用來接收主調(diào)函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)，必須是左值。在調(diào)用前，并沒有給它們分配內(nèi)存實(shí)際參數(shù)——主調(diào)函數(shù)向被調(diào)函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)，能夠是右值，必須與形式參數(shù)一一對應(yīng),即個(gè)數(shù)相等且數(shù)據(jù)類型相容函數(shù)調(diào)用是一個(gè)表示式。表示式值就是被調(diào)函數(shù)返回值，它類型就是函數(shù)定義中指定函數(shù)返回值類型，即函數(shù)類型。假如函數(shù)返回值為void，說明該函數(shù)沒有返回值9/38調(diào)用過程與數(shù)據(jù)傳遞調(diào)用過程：主調(diào)函數(shù)調(diào)用被調(diào)函數(shù)執(zhí)行流程轉(zhuǎn)入被調(diào)函數(shù)函數(shù)體，執(zhí)行指定功效被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完之后，返回到主調(diào)函數(shù)，繼續(xù)執(zhí)行主調(diào)函數(shù)后續(xù)語句數(shù)據(jù)傳遞主調(diào)函數(shù)經(jīng)過參數(shù)向被調(diào)函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)，被調(diào)函數(shù)經(jīng)過return語句向主調(diào)函數(shù)返回結(jié)果10/38函數(shù)調(diào)用底層開銷在系統(tǒng)內(nèi)部，函數(shù)調(diào)用需要借用一個(gè)叫做“棧”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行(棧顯著特征是數(shù)據(jù)入出次序：先進(jìn)后出)主調(diào)函數(shù)發(fā)出調(diào)用指令后，系統(tǒng)將主調(diào)函數(shù)中將要執(zhí)行下一條語句地址保留到棧中，同時(shí)還要保留主調(diào)函數(shù)中其它相關(guān)數(shù)據(jù)——保護(hù)現(xiàn)場被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完成后，系統(tǒng)從棧中取出主調(diào)函數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)值、下一條語句地址——恢復(fù)現(xiàn)場

使用棧能夠確保函數(shù)逐層嵌套調(diào)用、逐層依次返回11/38定義/申明/調(diào)用練習(xí)定義一個(gè)函數(shù)，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)上符號(hào)函數(shù)，并在主函數(shù)中調(diào)用以測試它問題：假如函數(shù)定義代碼在main函數(shù)代碼之前、之中、之后會(huì)有什么情況？12/38參數(shù)值傳遞方式前述把實(shí)參表示式值傳送給對應(yīng)形參變量傳遞方式稱為按值傳遞，簡稱值傳遞(另外還有地址傳遞，在下一章介紹)使用值傳遞方式，即使實(shí)際參數(shù)是“左值”形式，形式參數(shù)值改變也不會(huì)造成實(shí)際參數(shù)所對應(yīng)變量值改變(在地址傳遞中，實(shí)際參數(shù)必須是“左值”形式，形式參數(shù)改變必會(huì)造成實(shí)際參數(shù)所對應(yīng)變量值改變)13/38值傳遞示例#include<iostream>usingnamespacestd;voidexchange(inti,intj){ inttemp; temp=i; i=j; j=temp;}intmain(){inta=10,b=20;cout<<"Beforeexchange:"<<a<<","<<b<<endl;exchange(a,b);cout<<"Afterexchange:"<<a<<","<<b<<endl;return0;}14/38函數(shù)嵌套調(diào)用C/C++語言中，函數(shù)定義是相互獨(dú)立，即函數(shù)和函數(shù)之間沒有隸屬關(guān)系，在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部不能嵌套定義另一個(gè)函數(shù)不過，在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部能夠調(diào)用另外一個(gè)函數(shù)(不能調(diào)用主函數(shù))，被調(diào)用函數(shù)又能夠調(diào)用其它函數(shù)，甚至能夠調(diào)用函數(shù)本身，即函數(shù)調(diào)用能夠嵌套嵌套調(diào)用練習(xí)：錄入、調(diào)試、運(yùn)行教材P76[例4-3]15/38函數(shù)遞歸調(diào)用在調(diào)用一個(gè)函數(shù)過程中又直接或間接地調(diào)用該函數(shù)本身現(xiàn)象，叫做函數(shù)遞歸調(diào)用。遞歸調(diào)用分為直接遞歸調(diào)用和間接遞歸調(diào)用兩種直接遞歸調(diào)用：在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部直接調(diào)用函數(shù)本身間接遞歸調(diào)用：在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)又反過來調(diào)用該函數(shù)16/38遞歸方法分析遞歸方法是從未知結(jié)果出發(fā)，依據(jù)遞推關(guān)系，依據(jù)某個(gè)性質(zhì)相同、規(guī)模較小結(jié)果計(jì)算該結(jié)果，假如小規(guī)模結(jié)果也未知，重復(fù)遞推，直到小規(guī)模結(jié)果已知為止；然后，經(jīng)過遞推關(guān)系，反推出最終結(jié)果初值(遞推終止條件)+遞推關(guān)系是設(shè)計(jì)遞歸函數(shù)關(guān)鍵遞歸函數(shù)定義普通形式為：

函數(shù)類型遞歸函數(shù)名f(規(guī)模參數(shù)x,其它參數(shù))

{

if(x==初值)

結(jié)果=初值;

else

結(jié)果=含f(x-1)表示式;//x-1表示相鄰較小規(guī)模

返回結(jié)果;

}17/38遞歸函數(shù)練習(xí)錄入、調(diào)試、運(yùn)行教材P77[例4-4]問題：教材中程序能計(jì)算0!嗎？假如不能怎么改？該問題遞推終止條件是什么？遞推關(guān)系表示式是什么？由已知結(jié)果反推最終止果，編程時(shí)需要編寫與該過程對應(yīng)代碼嗎？遞歸函數(shù)執(zhí)行分哪兩個(gè)階段？18/38作業(yè)教材P921.填空題之(1)(2)(3)(6)19/38漢諾塔問題有三根針A、B、C，A針從上到下穿有從小到大n個(gè)盤，B、C兩針為空。要求借助B針，把A針上盤移到C針上。規(guī)則是：每次只能移動(dòng)一個(gè)盤，且在移動(dòng)過程中，每個(gè)針上必須保持盤從上到下、從小到大狀態(tài)例解：n=1時(shí)，A->Cn=2時(shí)，A->B,A->C,B->Cn=3時(shí)，A->C,A->B,C->B,A->C,B->A,B->C,A->Cn=4時(shí)，?分析：對于n個(gè)盤，假如n-1個(gè)盤移動(dòng)步驟已知，則只要借助C將上面n-1個(gè)盤從A移動(dòng)到B，接著將最大盤從A移動(dòng)到C，最終再借助A盤，將n-1個(gè)盤從B移動(dòng)到C20/38漢諾塔遞歸方案圖解21/38漢諾塔遞歸實(shí)現(xiàn)//a為原始位置，b為輔助位置，c為目標(biāo)位置voidhanoi(intn,chara,charb,charc){if(n==1)cout<<a<<"->"<<c<<endl;else{hanoi(n-1,a,c,b);cout<<a<<"->"<<c<<endl;hanoi(n-1,b,a,c);}}22/38漢諾塔遞歸函數(shù)測試//從‘A’借助‘B’到‘C’intmain(){ intn; cout<<"Pleaseinputthenumber:"; cin>>n; hanoi(n,'A','B','C'); return0;}23/38內(nèi)聯(lián)函數(shù)在定義函數(shù)時(shí)，在函數(shù)首部前面加上關(guān)鍵字inline，則該函數(shù)就為內(nèi)聯(lián)函數(shù)

inline函數(shù)類型函數(shù)名(形式參數(shù)列表)

{

語句序列

}對于內(nèi)聯(lián)函數(shù)，編譯器將函數(shù)體代碼插入到函數(shù)調(diào)用處，將調(diào)用函數(shù)方式改為直接執(zhí)行方式，這叫內(nèi)聯(lián)函數(shù)擴(kuò)展內(nèi)聯(lián)函數(shù)節(jié)約了程序調(diào)用時(shí)間開銷，所以實(shí)際上是一個(gè)以空間換時(shí)間方案從函數(shù)使用者角度看，調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)和普通函數(shù)沒有任何區(qū)分24/38內(nèi)聯(lián)函數(shù)說明一個(gè)函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，只是請求而不是命令編譯器對它進(jìn)行擴(kuò)展，是否對一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，完全由編譯器自行決定。假如將一個(gè)較復(fù)雜函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，大多數(shù)編譯器會(huì)自動(dòng)地將其作為非內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理假如僅在申明函數(shù)原型時(shí)加上關(guān)鍵字inline，并不能到達(dá)內(nèi)聯(lián)效果內(nèi)聯(lián)函數(shù)定義必須出現(xiàn)在對該函數(shù)調(diào)用之前25/38帶默認(rèn)形參值函數(shù)C/C++語言允許在函數(shù)說明或函數(shù)定義中為形參預(yù)賦一個(gè)默認(rèn)值，這么函數(shù)就叫做帶有默認(rèn)形參值函數(shù)在調(diào)用帶有默認(rèn)參數(shù)值函數(shù)時(shí)，若為對應(yīng)形參指定了實(shí)參，則形參將使用實(shí)參值；不然形參將使用其默認(rèn)值比如：

intsub(intx=8,inty=3)

{

returnx-y;

}

voidmain()

{

sub(20,15);//傳遞給形參x,y值分別為20和15

sub(10);//傳遞給形參x,y值分別為10和3

sub();//傳遞給形參x,y值分別為8和3

}26/38帶默認(rèn)形參值函數(shù)說明(一)假如函數(shù)是先使用后定義，則必須在使用前進(jìn)行申明。這種情況下，只能在申明時(shí)使用帶默認(rèn)值參數(shù)假如需要屢次申明函數(shù)，則每次申明能夠?qū)?shù)指定不一樣默認(rèn)值申明時(shí)指定參數(shù)默認(rèn)值，一樣能夠省略變量名。比如：

intsub(int=8,int=3);27/38帶默認(rèn)形參值函數(shù)說明(二)若函數(shù)含有多個(gè)形參，則缺省形參值必須自右向左連續(xù)地定義，即在一個(gè)帶默認(rèn)值形參右邊，不能有未指定默認(rèn)值形參調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)，假如省去了某個(gè)實(shí)參，則直到最右端實(shí)參都要省去28/38函數(shù)重載(overload)函數(shù)重載就是兩個(gè)以上函數(shù)，取相同函數(shù)名，不過它們形參個(gè)數(shù)或類型不一樣編譯時(shí)依據(jù)實(shí)參和形參類型及個(gè)數(shù)最正確匹配，自動(dòng)決定調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)比如：

intmax(int,int);

intmax(int,int,int);

floatmax(float,float);

floatmax(float,float,float);函數(shù)重載練習(xí)：閱讀、錄入、運(yùn)行教材P85[例4-7]29/38函數(shù)重載說明各個(gè)重載函數(shù)返回類型能夠相同，也能夠不一樣。但假如函數(shù)名相同、形參表也相同，僅僅是返回類型不一樣，則是非法確定調(diào)用哪個(gè)重載函數(shù)過程稱為綁定(binding)。綁定優(yōu)先次序?yàn)椋簻?zhǔn)確匹配、對實(shí)參類型向高類型轉(zhuǎn)換后匹配、實(shí)參類型向低類型及相容類型轉(zhuǎn)換后匹配有兩個(gè)重載函數(shù)，編譯器不知道進(jìn)行哪種類型轉(zhuǎn)換、與哪個(gè)函數(shù)綁定，這種現(xiàn)象就叫綁定二義性(應(yīng)該防止)30/38函數(shù)模板函數(shù)模板能夠用來創(chuàng)建一個(gè)通用函數(shù)框架，以支持參數(shù)個(gè)數(shù)相同，參數(shù)類型、返回類型不一樣函數(shù)函數(shù)模板定義后，使用前需要實(shí)例化該模板，以生成一個(gè)詳細(xì)函數(shù)(稱為模板函數(shù))。實(shí)例化過程實(shí)際上就是將模板參數(shù)表中參數(shù)化類型替換成指定詳細(xì)類型31/38函數(shù)模板定義函數(shù)模板定義形式為：

template<class

類型名1,class

類型名2,...>//class也能夠是typename

返回類型函數(shù)名(形參表)

{

語句序列

}比如

//將add函數(shù)定義成了一個(gè)函數(shù)模板

template<classT>

Tadd(Tx,Ty)

{

returnx+y;

}32/38函數(shù)模板使用函數(shù)模板使用前必須進(jìn)行實(shí)例化，實(shí)例化有兩種形式顯式實(shí)例化——調(diào)用時(shí)明確傳遞類型參數(shù)。比如：

add<double>(8,9)//將模板中全部T類型替換為double隱式實(shí)例化——調(diào)用時(shí)不傳遞類型參數(shù)，只是經(jīng)過實(shí)際參數(shù)類型來確定類型參數(shù)。比如：

add(8.0f,9.0f)//依據(jù)“8.0f,9.0f”推斷模板中全部T類型為float,并進(jìn)行替換33/38函數(shù)模板完整示例#include<iostream>usingnamespacestd;template<classT1,classT2>T1plus(T1x,T2y){cout<<sizeof(T1)