《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課件第4章

第4章函數(shù)4.1函數(shù)的定義

4.2函數(shù)參數(shù)與返回值

4.3函數(shù)調(diào)用

4.4函數(shù)的嵌套調(diào)用4.5變量的作用域4.6變量的存儲(chǔ)類(lèi)別

4.1函?數(shù)?的?定?義

4.1.1函數(shù)的基本概念

C程序中有一個(gè)函數(shù)是必須存在的，這就是main函數(shù)(又稱(chēng)為主函數(shù))。main函數(shù)是唯一的，它是C程序執(zhí)行的入口，即程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)首先調(diào)用main函數(shù)執(zhí)行。

C程序中所有函數(shù)的定義是平行的，函數(shù)之間不存在嵌套或從屬的關(guān)系，但是函數(shù)之間可以相互調(diào)用。除main函數(shù)不能被其他函數(shù)調(diào)用外，其他函數(shù)都是一個(gè)可以反復(fù)使用的程序段。函數(shù)是通過(guò)被調(diào)用而執(zhí)行的。

【例4.1】

編寫(xiě)程序計(jì)算兩個(gè)整數(shù)絕對(duì)值階乘之差。

程序如下：圖4.1輸入－7和2時(shí)的運(yùn)行結(jié)果例4.1的程序由main和fac兩個(gè)函數(shù)組成。其中fac函數(shù)的功能是求整數(shù)的階乘。程序的執(zhí)行從main函數(shù)開(kāi)始，首先調(diào)用函數(shù)printf輸出提示信息，調(diào)用函數(shù)scanf輸入數(shù)據(jù)。然后先后兩次調(diào)用函數(shù)fac：第一次調(diào)用fac函數(shù)時(shí)，由main函數(shù)轉(zhuǎn)到fac函數(shù)執(zhí)行，計(jì)算x絕對(duì)值的階乘，函數(shù)執(zhí)行完后，結(jié)果由return語(yǔ)句返回main函數(shù)；第二次調(diào)用fac函數(shù)計(jì)算y絕對(duì)值的階乘。最后調(diào)用函數(shù)printf輸出計(jì)算結(jié)果，程序執(zhí)行結(jié)束。在執(zhí)行函數(shù)fac時(shí)還調(diào)用了函數(shù)abs計(jì)算n的絕對(duì)值。

從上面的例子可以看出，函數(shù)是有區(qū)別的。有一種函數(shù)可以直接使用，例如例4.1中的scanf、printf和abs函數(shù)，它們是由C系統(tǒng)提供的，稱(chēng)做C系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)或庫(kù)函數(shù)。還有一種函數(shù)用戶(hù)必須定義(即創(chuàng)建)后才能使用，例如例4.1中的fac函數(shù)，稱(chēng)做用戶(hù)自定義函數(shù)。使用C語(yǔ)言編程，一定要了解有哪些系統(tǒng)函數(shù)才能有效利用系統(tǒng)提供的資源。

4.1.2函數(shù)的定義

編寫(xiě)C程序的主要工作就是編寫(xiě)用戶(hù)自定義函數(shù)，即所謂的函數(shù)定義。函數(shù)定義的一般形式如下：

類(lèi)型標(biāo)識(shí)符函數(shù)名(形式參數(shù)表列)

{??聲明部分

執(zhí)行部分

}輸入“23，4”時(shí)，程序運(yùn)行結(jié)果如圖4.2所示。

編寫(xiě)函數(shù)時(shí)，函數(shù)名要符合標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)則，例如，start_information和end_information。關(guān)于函數(shù)有如下說(shuō)明：

(1)函數(shù)定義時(shí)的參數(shù)稱(chēng)為形式參數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)形參。形式參數(shù)列表說(shuō)明的是函數(shù)間要傳遞的數(shù)據(jù)。調(diào)用函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)之間的數(shù)據(jù)傳遞就是依靠形式參數(shù)在調(diào)用時(shí)接收數(shù)據(jù)來(lái)完成的。圖4.2例4.2的運(yùn)行結(jié)果

(2)形式參數(shù)列表由各個(gè)參數(shù)的名字和類(lèi)型說(shuō)明組成。形參列表中若有多個(gè)形參，形參之間用逗號(hào)分隔。例如，“intsum(intx1,intx2)”說(shuō)明sum函數(shù)有兩個(gè)整型參數(shù)x1，x2，即調(diào)用函數(shù)時(shí)需要傳遞的數(shù)據(jù)是兩個(gè)整型數(shù)據(jù)。

(3)如果在形式參數(shù)列表中只列出參數(shù)名，則需要在其后說(shuō)明每個(gè)參數(shù)的類(lèi)型，函數(shù)定的形式變?yōu)?/p>

(4)如果函數(shù)不需要數(shù)據(jù)傳遞，則形式參數(shù)表為空，但“()”不能省略。例如start_information()和end_information()。

(5)花括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容稱(chēng)為“函數(shù)體”。聲明部分對(duì)函數(shù)內(nèi)使用的變量進(jìn)行定義和聲明，以及對(duì)被調(diào)用函數(shù)進(jìn)行的聲明。執(zhí)行部分是實(shí)現(xiàn)函數(shù)功能的語(yǔ)句序列。

4.2函數(shù)參數(shù)與返回值

4.2.1函數(shù)的參數(shù)

函數(shù)的參數(shù)分為形參和實(shí)參兩種。形參出現(xiàn)在函數(shù)定義中，在整個(gè)函數(shù)體內(nèi)都可以使用，若離開(kāi)該函數(shù)則不能使用；實(shí)參出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)中。形參和實(shí)參的功能是作數(shù)據(jù)傳送，發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，主調(diào)函數(shù)把實(shí)參的值傳送給被調(diào)函數(shù)的形參，從而實(shí)現(xiàn)主調(diào)函數(shù)向被調(diào)函數(shù)的數(shù)據(jù)傳送。

函數(shù)的形參和實(shí)參具有以下特點(diǎn)。

(1)形參變量只有在被調(diào)用時(shí)才分配內(nèi)存單元，在調(diào)用結(jié)束時(shí)，即刻釋放所分配的內(nèi)存單元。因此形參只有在函數(shù)內(nèi)部有效，函數(shù)調(diào)用結(jié)束返回主調(diào)函數(shù)后，就不能再使用該形參變量。

(2)實(shí)參可以是常量、變量、表達(dá)式、函數(shù)等，無(wú)論實(shí)參是何種類(lèi)型的量，在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，它們都必須具有確定的值，以便把這些值傳送給形參。因此應(yīng)預(yù)先用賦值、輸入等辦法使實(shí)參獲得確定值。

(3)實(shí)參和形參在數(shù)量、類(lèi)型、順序上應(yīng)嚴(yán)格一致，否則會(huì)發(fā)生“類(lèi)型不匹配”的錯(cuò)誤。

(4)函數(shù)調(diào)用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的，即只能把實(shí)參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實(shí)參。因此在函數(shù)調(diào)用過(guò)程中，形參的值發(fā)生改變對(duì)實(shí)參的值不會(huì)有影響。圖4.3例4.3運(yùn)行結(jié)果4.2.2函數(shù)的返回值

函數(shù)的返回值是指函數(shù)被調(diào)用后，執(zhí)行函數(shù)體的程序段所取得并返回給主調(diào)函數(shù)的值，如調(diào)用正弦函數(shù)取得的正弦值、調(diào)用max函數(shù)取得的最大值等。

(1)函數(shù)的值只能通過(guò)return語(yǔ)句返回主調(diào)函數(shù)。

return語(yǔ)句格式為

return(<表達(dá)式>)；

return語(yǔ)句有如下兩個(gè)功能：

①return語(yǔ)句將表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果返回給主調(diào)函數(shù)；

②結(jié)束return語(yǔ)句所在函數(shù)的執(zhí)行，返回到調(diào)用該函數(shù)的主調(diào)函數(shù)中繼續(xù)執(zhí)行。圖4.4例4.4的運(yùn)行結(jié)果程序說(shuō)明：程序執(zhí)行到product函數(shù)的return語(yǔ)句時(shí)，return語(yǔ)句將s的值返回到main函數(shù)，在結(jié)束product函數(shù)的執(zhí)行后，返回main函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。return語(yǔ)句返回的s值在main函數(shù)中賦值給了變量p。

(2)函數(shù)返回值的類(lèi)型應(yīng)為定義函數(shù)時(shí)函數(shù)的類(lèi)型。若函數(shù)類(lèi)型與return語(yǔ)句中表達(dá)式值的類(lèi)型不一致，則以函數(shù)類(lèi)型為準(zhǔn)進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換。例如，如果product函數(shù)為

return語(yǔ)句返回值是float類(lèi)型，而函數(shù)類(lèi)型為double，則將返回值轉(zhuǎn)換成double類(lèi)型返回。

(3)沒(méi)有返回值的函數(shù)用void定義其函數(shù)類(lèi)型。否則，函數(shù)即使不用return語(yǔ)句返回值，函數(shù)仍將返回一個(gè)不確定的值。如例4.2中的start_information和end_information函數(shù)。

(4)如果return語(yǔ)句中沒(méi)有返回值，語(yǔ)句格式為

return；

(5)?return語(yǔ)句可以出現(xiàn)多次，但是每次函數(shù)調(diào)用只能有一條return語(yǔ)句被執(zhí)行。例如下面的example函數(shù)： 4.3函數(shù)調(diào)用

4.3.1函數(shù)的聲明

在C程序中，一個(gè)函數(shù)可以被調(diào)用需要以下兩個(gè)前提。

(1)函數(shù)已存在。或者函數(shù)是系統(tǒng)函數(shù)(庫(kù)函數(shù))，或者函數(shù)是用戶(hù)已定義完的函數(shù)。

(2)對(duì)于庫(kù)函數(shù)，只要在主調(diào)函數(shù)所在的文件用include命令包含相應(yīng)的頭文件即可；對(duì)于用戶(hù)自定義的函數(shù)，除下面將要提到的三種情況外都需要在調(diào)用函數(shù)前對(duì)其進(jìn)行聲明，或者在主調(diào)函數(shù)所在文件用include命令包含被調(diào)用函數(shù)的所在文件。所謂函數(shù)定義，是指編寫(xiě)不存在的函數(shù)，函數(shù)只能定義一次。而函數(shù)聲明是對(duì)存在的準(zhǔn)備調(diào)用的函數(shù)進(jìn)行聲明，讓編譯系統(tǒng)可以在編譯階段對(duì)函數(shù)的調(diào)用進(jìn)行合法性檢查，判斷形參與實(shí)參的類(lèi)型及個(gè)數(shù)是否一致，函數(shù)聲明可以多次。

函數(shù)聲明格式就是照寫(xiě)已定義的函數(shù)首部，再加上分號(hào)，即

類(lèi)型標(biāo)識(shí)符函數(shù)名(形式參數(shù)表列)；輸入“1.5，1.2”時(shí)，結(jié)果如圖4.5所示。

C語(yǔ)言規(guī)定，在下列三種情況下，調(diào)用函數(shù)前可以不對(duì)被調(diào)用函數(shù)進(jìn)行聲明：

(1)被調(diào)函數(shù)的返回值類(lèi)型是整型或字符型。例如例4.1，被調(diào)用函數(shù)fac的返回值是整型，main函數(shù)可不必聲明它而直接調(diào)用。

(2)在函數(shù)的外部已對(duì)該函數(shù)聲明，且聲明在主調(diào)函數(shù)的前面。如例4.5。圖4.5例4.5的運(yùn)行結(jié)果圖4.6例4.6的運(yùn)行結(jié)果

(3)被調(diào)用函數(shù)的定義和調(diào)用函數(shù)在同一個(gè)文件內(nèi)，且出現(xiàn)在調(diào)用函數(shù)之前。例如例4.3，函數(shù)product出現(xiàn)在函數(shù)main之前，則main函數(shù)可以不對(duì)product函數(shù)聲明而直接調(diào)用。

調(diào)用一個(gè)函數(shù)前進(jìn)行函數(shù)聲明是一種良好的程序設(shè)計(jì)習(xí)慣，除了增加程序的正確性，把錯(cuò)誤改正在初級(jí)階段外，還能提高程序的可讀性。

4.3.2函數(shù)的調(diào)用

函數(shù)的調(diào)用就是主調(diào)函數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳遞使用被調(diào)用函數(shù)功能的過(guò)程。數(shù)據(jù)傳遞是通過(guò)形參和實(shí)參完成的。

函數(shù)調(diào)用的一般形式是：

函數(shù)名(實(shí)際參數(shù)表列)說(shuō)明：

(1)調(diào)用函數(shù)時(shí)的參數(shù)稱(chēng)為實(shí)際參數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)參。實(shí)參可以是變量、常量或表達(dá)式，是有確定值的參數(shù)。

(2)函數(shù)的形參與實(shí)參要求個(gè)數(shù)相等，并且對(duì)應(yīng)的形參和實(shí)參的類(lèi)型相同。若被調(diào)函數(shù)是無(wú)參函數(shù)，則實(shí)參表列為空。

(3)數(shù)據(jù)傳遞是通過(guò)形參接收實(shí)參的數(shù)值來(lái)完成的。函數(shù)調(diào)用時(shí)，形參被分配內(nèi)存單元，并接收對(duì)應(yīng)實(shí)參傳來(lái)的值。

【例4.7】

將三個(gè)實(shí)數(shù)按由小到大順序輸出并且輸出它們的和。

程序如下：圖4.7例4.7運(yùn)行結(jié)果例4.7的main函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中依次調(diào)用了函數(shù)start_information、函數(shù)sort和函數(shù)end_information。start_information和end_information是無(wú)參數(shù)、無(wú)返回值函數(shù)，被main調(diào)用時(shí)無(wú)需數(shù)據(jù)傳遞，執(zhí)行完畢返回main函數(shù)執(zhí)行即可。sort函數(shù)是既有參數(shù)，也有函數(shù)返回值的函數(shù)。sort函數(shù)的調(diào)用過(guò)程是一個(gè)完整的函數(shù)調(diào)用過(guò)程，其調(diào)用過(guò)程具體如下：

(1)為函數(shù)的形參x1、x2、x3分配內(nèi)存單元，計(jì)算各個(gè)實(shí)參表達(dá)式a+1、3.0、a的值為5.0、3.0、4.0，并一一對(duì)應(yīng)地賦值給相應(yīng)形參x1、x2、x3。

(2)進(jìn)入sort函數(shù)體，執(zhí)行函數(shù)中的語(yǔ)句，實(shí)現(xiàn)函數(shù)的排序輸出功能。

(3)執(zhí)行到return語(yǔ)句時(shí)，計(jì)算return語(yǔ)句中表達(dá)式x3+x2+x1的值并向主調(diào)函數(shù)返回其值，釋放形參及sort函數(shù)內(nèi)的變量所占內(nèi)存，返回main函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。

函數(shù)調(diào)用可以有不同的方式，例如例4.8。圖4.8例4.8的運(yùn)行結(jié)果在例4.8中出現(xiàn)了三種函數(shù)調(diào)用方式，也就是一般函數(shù)的三種調(diào)用方式：

(1)具有返回值的函數(shù)可參加表達(dá)式的計(jì)算。例如例4.8的語(yǔ)句“t=max(x,y)+10;”中的max函數(shù)。

(2)具有返回值的函數(shù)可作為其他函數(shù)的實(shí)參。例如例4.8的語(yǔ)句“printf("\nthemaximumis:%f",max(t,z));”中，max函數(shù)作為printf函數(shù)中的一個(gè)參數(shù)；

(3)只完成一定功能而沒(méi)有返回值的函數(shù)可單獨(dú)成為一個(gè)語(yǔ)句，例如例4.8的語(yǔ)句：

end_information();

程序說(shuō)明：若是按自左向右順序求值的系統(tǒng)，輸出結(jié)果應(yīng)該是：44。所以該編譯系統(tǒng)是按自右向左順序求值的。圖4.9例4.9的運(yùn)行結(jié)果4.3.3函數(shù)調(diào)用的數(shù)據(jù)傳遞方式

C語(yǔ)言中，函數(shù)的實(shí)參和形參之間的數(shù)據(jù)傳遞是單方向的值傳遞方式。只能將實(shí)參的值傳遞給形參，而不能將形參的值傳遞給實(shí)參。形參值的變化不影響實(shí)參。

當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，給形參分配內(nèi)存單元，將實(shí)參的值賦給形式參數(shù)。函數(shù)執(zhí)行完后，形參占用的空間被釋放，實(shí)參仍為調(diào)用前的值。

【例4.10】

形參值的變化不影響實(shí)際參數(shù)的值。

程序如下：

程序說(shuō)明：main函數(shù)調(diào)用函數(shù)change時(shí)，系統(tǒng)給形參x、y分配空間，將實(shí)參a的值賦給形參x，實(shí)參b的值賦給形參y。執(zhí)行change函數(shù)時(shí)，x、y重新被賦值。change函數(shù)執(zhí)行完x、y占用的空間被釋放。形參x、y的變化影響不到實(shí)參a、b，因此main函數(shù)內(nèi)輸出為“a=3,b=4”。圖4.10例4.10的運(yùn)行結(jié)果

4.4函數(shù)的嵌套調(diào)用

4.4.1函數(shù)的嵌套調(diào)用

C語(yǔ)言中，函數(shù)不允許嵌套定義，但可以嵌套調(diào)用，即在調(diào)用一個(gè)函數(shù)的過(guò)程中，被調(diào)用函數(shù)調(diào)用另一個(gè)函數(shù)。

【例4.11】

求兩個(gè)整數(shù)的最小公倍數(shù)。

程序如下：圖4.11例4.11的運(yùn)行結(jié)果例4.11的程序運(yùn)行過(guò)程如圖4.12所示。從main函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，輸入兩個(gè)整數(shù)后調(diào)用multiple函數(shù)，multiple函數(shù)用調(diào)用了divisor函數(shù)。divisor函數(shù)執(zhí)行完返回multiple函數(shù)執(zhí)行，multiple函數(shù)執(zhí)行完返回main函數(shù)執(zhí)行。main函數(shù)執(zhí)行完，程序執(zhí)行結(jié)束。圖4.12嵌套調(diào)用圖4.13例4.12的運(yùn)行結(jié)果4.4.2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，這種調(diào)用方式稱(chēng)為函數(shù)的遞歸調(diào)用。例如，例4.13和例4.14都屬于函數(shù)的遞歸調(diào)用，例4.13直接調(diào)用自身，例4.14是間接的調(diào)用自身。

注意：雖然遞歸是直接或間接的調(diào)用自身，但和調(diào)用其他函數(shù)一樣每次被調(diào)用都需要重新開(kāi)辟空間，并不共用同一內(nèi)存空間。因此調(diào)用自身和調(diào)用其他函數(shù)的調(diào)用過(guò)程沒(méi)有

區(qū)別。例4.13和例4.14的遞歸調(diào)用是無(wú)休止的自身調(diào)用。顯然無(wú)休止的調(diào)用是不合理的，也是不允許的。合理的遞歸調(diào)用應(yīng)是有限的，是滿(mǎn)足一定條件能停止的遞歸調(diào)用。例4.15就是一個(gè)合理的遞歸調(diào)用。

【例4.15】

求n!的遞歸程序。

程序如下：圖4.14例4.15的運(yùn)行結(jié)果如圖4.15所示，例4.15在輸入3時(shí)的遞歸調(diào)用過(guò)程為：從main函數(shù)調(diào)用fac函數(shù)求3！開(kāi)始，變成fac函數(shù)調(diào)用fac函數(shù)求2！，再變成fac函數(shù)調(diào)用fac函數(shù)求1！。然后再返回1！的值，得到2！，返回2！的值，得到3！，返回main函數(shù)輸出。圖4.15遞歸調(diào)用由例4.15看出，函數(shù)遞歸調(diào)用的過(guò)程可分為遞歸過(guò)程和回溯過(guò)程兩個(gè)階段。

(1)遞歸過(guò)程：將原始問(wèn)題不斷轉(zhuǎn)化為規(guī)模更小且處理方式相同的新問(wèn)題。

(2)回溯過(guò)程：從已知條件出發(fā)，沿遞歸的逆過(guò)程逐一求值返回，直至遞歸初始處，則完成遞歸調(diào)用。

通過(guò)fac函數(shù)執(zhí)行過(guò)程的分析可以看出遞歸算法解決問(wèn)題的方式：將初始問(wèn)題轉(zhuǎn)化為解決方法相同的新問(wèn)題，而新問(wèn)題的規(guī)模要比原始問(wèn)題??；新問(wèn)題又可以轉(zhuǎn)化為規(guī)模更小的問(wèn)題；這樣處理問(wèn)題直至最終歸結(jié)到可以簡(jiǎn)單解決的問(wèn)題——遞歸的終結(jié)條件。遞歸調(diào)用會(huì)占用大量?jī)?nèi)存和時(shí)間，使得執(zhí)行效率低。但采用遞歸方法編寫(xiě)的程序簡(jiǎn)潔、可讀性好。其優(yōu)點(diǎn)使遞歸方法成為解決某些問(wèn)題的最佳方法，例如漢諾塔問(wèn)題。

【例4.16】

漢諾塔問(wèn)題：古代有一座梵塔，塔內(nèi)有a、b、c三個(gè)底座，上面可放盤(pán)子。初始a座上有n個(gè)盤(pán)子，這些盤(pán)子大小各不相同，大盤(pán)在下，小盤(pán)在上，依次排列。要求將a座上n個(gè)盤(pán)子移至c座上，每次只能移動(dòng)一個(gè)，但要求移動(dòng)過(guò)程中保持3個(gè)座上始終小盤(pán)子在上，大盤(pán)子在下。移動(dòng)過(guò)程中可以借助b座實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。編寫(xiě)程序求出盤(pán)子的移動(dòng)步驟。

問(wèn)題分析：這個(gè)問(wèn)題可用遞歸思想分析，將n個(gè)盤(pán)子由a座移動(dòng)到c座可分為如下三個(gè)過(guò)程：

(1)先將a座上n－1個(gè)盤(pán)子借助c座移至b座；

(2)再將a座上最下面一個(gè)盤(pán)子移至c座；

(3)最后將b座上n－1個(gè)盤(pán)子借助a座移至c座。

這樣就把移動(dòng)n個(gè)盤(pán)子的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為移動(dòng)n－1個(gè)盤(pán)子的問(wèn)題。按這種思路，再將移動(dòng)n－1個(gè)盤(pán)子的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為移動(dòng)n－2個(gè)盤(pán)子的問(wèn)題，直至移動(dòng)一個(gè)盤(pán)子。程序如下：

圖4.16例4.16的運(yùn)行結(jié)果

4.5變量的作用域

編寫(xiě)程序時(shí)，除了要了解變量占用內(nèi)存大小和運(yùn)算規(guī)則外，還需要知道變量的作用域和存儲(chǔ)類(lèi)型。

變量只能在它的作用范圍內(nèi)使用，即變量在它的作用域之外不能被引用。變量的作用域直接與變量定義的位置相關(guān)。在函數(shù)內(nèi)部(或復(fù)合語(yǔ)句內(nèi)部)定義的變量稱(chēng)為內(nèi)部變量。內(nèi)部變量的作用域是定義它的函數(shù)(或復(fù)合語(yǔ)句)。在函數(shù)外任意位置定義的變量稱(chēng)為外部變量。外部變量的作用域是從定義或聲明的位置開(kāi)始，直至它所在源程序文件的結(jié)束。

【例4.17】

注意變量的作用域。例4.17中main函數(shù)的內(nèi)部變量x、y和函數(shù)f1的內(nèi)部變量x、y雖然同名，卻是完全不相關(guān)的變量。因?yàn)樗鼈兊淖饔糜蛲耆煌?，是不同的變量，不產(chǎn)生沖突。如圖4.17所示。

作用域不同的同名變量有時(shí)會(huì)出現(xiàn)作用域的部分重疊，這時(shí)系統(tǒng)通常都選擇作用域范圍小的變量有效。例如例4.18函數(shù)f1的內(nèi)部變量a、b和全局變量a、b重疊，但是執(zhí)行f1時(shí)，有效的是內(nèi)部變量a、b。圖4.17相關(guān)變量的作用域圖4.18例4.18的運(yùn)行結(jié)果內(nèi)部變量有助于實(shí)現(xiàn)信息隱蔽，即使不同的函數(shù)定義了同名的內(nèi)部變量，也不會(huì)相互影響。而外部變量的使用增加了函數(shù)之間傳遞數(shù)據(jù)的途徑。如果一個(gè)函數(shù)需要返回兩個(gè)或兩個(gè)以上的計(jì)算結(jié)果時(shí)，可以使用外部變量傳遞數(shù)據(jù)。例如，例4.19使用外部變量將函數(shù)f1計(jì)算的四個(gè)結(jié)果傳送到了main函數(shù)中。

【例4.19】

求兩個(gè)數(shù)的和、差、積、商。

程序如下：輸入“8811”時(shí)，程序的運(yùn)行結(jié)果如圖4.19所示。

外部變量的使用會(huì)降低函數(shù)的通用性。過(guò)多使用外部變量，會(huì)使函數(shù)之間的依賴(lài)性增加，耦合性增高。這種情況不利于程序的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方式。因此，除非真正需要，建議避免使用外部變量。圖4.19例4.19的運(yùn)行結(jié)果

4.6變量的存儲(chǔ)類(lèi)別

根據(jù)變量在程序運(yùn)行期間是否需占用固定的存儲(chǔ)單元，變量的存儲(chǔ)類(lèi)別可分為以下兩類(lèi)。

(1)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)：程序運(yùn)行期間不需要長(zhǎng)期占用內(nèi)存單元。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的變量有auto(自動(dòng))類(lèi)型和register(寄存器)類(lèi)型。

(2)靜態(tài)存儲(chǔ)：靜態(tài)存儲(chǔ)的變量在編譯時(shí)被分配空間，在整個(gè)程序運(yùn)行期間一直占用固定的內(nèi)存空間，程序運(yùn)行結(jié)束才釋放內(nèi)存空間?？梢杂胹tatic、extern定義和聲明靜態(tài)存儲(chǔ)類(lèi)別的變量。

C程序運(yùn)行時(shí)占用的內(nèi)存空間通常分為程序區(qū)、靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)三部分。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)類(lèi)別的變量可存放在兩個(gè)地方——?jiǎng)討B(tài)存儲(chǔ)區(qū)和寄存器。靜態(tài)存儲(chǔ)類(lèi)別的變量只能存放于靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中。

定義變量時(shí)需要說(shuō)明存儲(chǔ)類(lèi)別。因此，完整的變量定義形式應(yīng)為

存儲(chǔ)類(lèi)別數(shù)據(jù)類(lèi)型變量列表；4.6.1內(nèi)部變量的存儲(chǔ)類(lèi)別

內(nèi)部變量可存放于內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)、靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)和寄存器。但無(wú)論內(nèi)部變量存放在何處，它的作用域是不變的。

1.auto(自動(dòng))變量

C系統(tǒng)默認(rèn)內(nèi)部變量的存儲(chǔ)類(lèi)型是auto類(lèi)型。例如，函數(shù)內(nèi)部的語(yǔ)句“inta;”和語(yǔ)句“autointa;”是完全等價(jià)的。

自動(dòng)變量在其定義所在的函數(shù)(或復(fù)合語(yǔ)句)開(kāi)始執(zhí)行時(shí)才分得內(nèi)存空間，在該函數(shù)(或復(fù)合語(yǔ)句)執(zhí)行期間占用內(nèi)存空間。在函數(shù)(或復(fù)合語(yǔ)句)執(zhí)行結(jié)束時(shí)自動(dòng)變量占用的空間被系統(tǒng)收回。

例4.20中的函數(shù)f1被調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)分配空間給auto變量a、b。當(dāng)f1結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)回收變量a、b所占內(nèi)存空間。圖4.20例4.20的運(yùn)行結(jié)果

2.register(寄存器)變量

register變量和auto變量不同之處在于register變量被存放在寄存器中，因此比auto變量存取速度快得多。通常將頻繁使用的變量放在寄存器中，以提高程序的執(zhí)行速度。例如循環(huán)體內(nèi)涉及的內(nèi)部變量可定義為register變量。

計(jì)算機(jī)中寄存器的數(shù)量是有限的，而且寄存器的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度也是有限的。因此register變量不能定義太多，也不能是數(shù)據(jù)類(lèi)型太大的變量(如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等類(lèi)型的變量)。

現(xiàn)今register變量定義通常是不必要的。優(yōu)化的編譯系統(tǒng)能夠識(shí)別使用頻繁的變量，并將其放到寄存器之中。

3.static(靜態(tài))變量

static變量存放在內(nèi)存中的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。static內(nèi)部變量在整個(gè)程序運(yùn)行期間占用固定的內(nèi)存單元。即使static內(nèi)部變量所在的函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，static內(nèi)部變量也不釋放存儲(chǔ)單元。因而再次調(diào)用static內(nèi)部變量所在函數(shù)時(shí)，static內(nèi)部變量的值為上次調(diào)用結(jié)束時(shí)的值。

系統(tǒng)在編譯時(shí)為static變量分配空間并賦初值，對(duì)于