計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)課件：函數(shù)

函數(shù)《計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)》01.函數(shù)的概念02.函數(shù)的調(diào)用03.局部變量和全局變量主要內(nèi)容04.函數(shù)的遞歸調(diào)用05.函數(shù)應(yīng)用舉例本章重點(diǎn)難點(diǎn)本章重點(diǎn)：函數(shù)的定義和調(diào)用方法；實(shí)參與形參的對(duì)應(yīng)關(guān)系；調(diào)用函數(shù)時(shí)數(shù)據(jù)的傳遞方式；變量的作用域；變量的生存期；遞歸調(diào)用過(guò)程；編寫含有自定義函數(shù)、遞歸函數(shù)的程序。本章難點(diǎn)：調(diào)用函數(shù)時(shí)數(shù)據(jù)的傳遞方式；遞歸調(diào)用過(guò)程；編寫含有自定義函數(shù)、遞歸函數(shù)的程序。模塊化程序設(shè)計(jì)思想：

為了降低開發(fā)大規(guī)模軟件的復(fù)雜度，往往需將大規(guī)模的問(wèn)題分解為若干個(gè)小問(wèn)題，小問(wèn)題再分解為更小的問(wèn)題。模塊：一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序段。函數(shù)是C語(yǔ)言中模塊化程序設(shè)計(jì)的最小單位01函數(shù)的概念函數(shù)是構(gòu)成程序的基本模塊1.函數(shù)的分類1）庫(kù)函數(shù)：要用預(yù)編譯命令“#include”將指定頭文件。輸入、輸出類。例如，程序中凡是出現(xiàn)getchar()、putchar()、printf()、scanf()、gets()、puts()等函數(shù)時(shí)，在程序的開頭必須寫上預(yù)編譯命令：

#include"stdio.h"或#include<stdio.h>字符串處理類。例如，程序中出現(xiàn)strlen()、strcpy()、strcat()、strcmp()等函數(shù)時(shí)，在程序的開頭必須寫上預(yù)編譯命令：#include"string.h"或#include<string.h>數(shù)學(xué)類。例如，程序中出現(xiàn)fabs()、sqrt()、sin()、cos()等數(shù)學(xué)類函數(shù)時(shí)，在程序的開頭必須寫上預(yù)編譯命令：#include"math.h"或#include<math.h>2）用戶自定義函數(shù)函數(shù)在使用之前必須定義。函數(shù)定義的基本格式為：返回值類型函數(shù)名(類型1形式參數(shù)1,類型2形式參數(shù)2,…) /*函數(shù)頭部*/{/*花括號(hào){}之間為函數(shù)體，花括號(hào)為函數(shù)體的定界符*/

說(shuō)明部分;/*對(duì)函數(shù)體內(nèi)所有變量和即將要調(diào)用的函數(shù)作聲明*/

語(yǔ)句部分;/*可執(zhí)行語(yǔ)句序列*/}函數(shù)可以分為：有參函數(shù)，無(wú)參函數(shù)。C語(yǔ)言不允許函數(shù)的嵌套定義。2.函數(shù)的定義02函數(shù)的調(diào)用函數(shù)的使用1.函數(shù)調(diào)用和實(shí)參一個(gè)完整的C程序可由一個(gè)主函數(shù)main()組成，或由一個(gè)主函數(shù)和若干子函數(shù)構(gòu)成。主函數(shù)可以調(diào)用子函數(shù)，子函數(shù)不能調(diào)用主函數(shù)。子函數(shù)之間可以相互調(diào)用。若A函數(shù)調(diào)用B函數(shù)，一般情況下，B函數(shù)在A的前面定義。若要將B放在A的后面定義，則需要在A函數(shù)體的說(shuō)明部分對(duì)B進(jìn)行聲明。形參和實(shí)參總的來(lái)講是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，具體是：①個(gè)數(shù)相等。②順序一致。③類型相符（或?qū)崊⒖梢越o形參正確的賦值）……f1();f2();……main()……f3()………………f1()f2()…………f3()2.函數(shù)調(diào)用和返回值1）無(wú)返回值函數(shù)的調(diào)用若函數(shù)中return語(yǔ)句后面無(wú)表達(dá)式或者函數(shù)無(wú)return語(yǔ)句，這時(shí)函數(shù)沒(méi)有返回值。沒(méi)有返回值的函數(shù)，其類型定義空類型，用類型名void表示。intmain(){voidmax(int,int); …max(a,b); /*無(wú)返回值函數(shù)調(diào)用*/return0;} /*無(wú)返回值函數(shù)定義*/voidmax(intx,inty){}對(duì)函數(shù)max的調(diào)用聲明兩個(gè)形式參數(shù)x,y兩個(gè)實(shí)際參數(shù)a,b2）有返回值函數(shù)的調(diào)用若函數(shù)中有“return(表達(dá)式);”語(yǔ)句或“return表達(dá)式;”語(yǔ)句，則該函數(shù)一定有返回值。return后面表達(dá)式值的類型應(yīng)以所在函數(shù)返回值類型為準(zhǔn)。當(dāng)函數(shù)類型為int時(shí)，可以不寫，系統(tǒng)默認(rèn)為int。intmain(){intmax(int,int); …c=max(a,b);/*有返回值函數(shù)調(diào)用*/return0;} /*無(wú)返回值函數(shù)定義*/intmax(intx,inty){…returnz;}對(duì)函數(shù)max的調(diào)用聲明兩個(gè)形式參數(shù)x,y兩個(gè)實(shí)際參數(shù)a,b返回值z(mì)3.函數(shù)調(diào)用時(shí)的數(shù)據(jù)傳遞數(shù)據(jù)傳遞方式有4種：?jiǎn)蜗蛑祩鬟f方式地址傳遞方式返回值傳遞方式全局變量傳遞方式1）單向值傳遞方式單向值傳遞方式是調(diào)用函數(shù)時(shí)，將實(shí)參值計(jì)算出來(lái)賦給對(duì)應(yīng)的形參，即數(shù)據(jù)只能從實(shí)參單向傳給形參。單向值傳遞的調(diào)用過(guò)程①形參和實(shí)參各占一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間。②形參的存儲(chǔ)空間是在函數(shù)調(diào)用時(shí)才分配的，調(diào)用前是不占存儲(chǔ)的。調(diào)用開始，系統(tǒng)為形參開辟一個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)，然后將各實(shí)參值傳給對(duì)應(yīng)的形參，這時(shí)形參就得到了實(shí)參的值。③函數(shù)執(zhí)行完返回時(shí)，形參的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)被回收。單向值傳遞調(diào)用的特點(diǎn)①函數(shù)中對(duì)形參的操作不會(huì)影響到主調(diào)函數(shù)中的實(shí)參。②單向值傳遞時(shí)實(shí)參可以是常數(shù)、已有值的變量和表達(dá)式，而形參一般是變量。2）地址傳遞方式在函數(shù)調(diào)用中，把實(shí)參數(shù)組的起始地址傳給形參，這樣兩個(gè)數(shù)組就共占同一段內(nèi)存空間（形參數(shù)組是不分配內(nèi)存的）。傳遞了數(shù)組的首地址后，被調(diào)函數(shù)就能夠準(zhǔn)確的知道該數(shù)組的存儲(chǔ)位置。形參數(shù)組中各元素值如發(fā)生變化會(huì)使這個(gè)實(shí)參數(shù)組的值同時(shí)發(fā)生變化。也稱為雙向傳遞，即不僅能將主調(diào)函數(shù)中的數(shù)據(jù)帶到被調(diào)函數(shù)，而且能把被調(diào)函數(shù)變化了的數(shù)據(jù)帶回主調(diào)函數(shù)。注意：

①以一維數(shù)組名作參數(shù)時(shí)，實(shí)參數(shù)組必須定義為具有確定長(zhǎng)度的數(shù)組，而形參可以不定義長(zhǎng)度。

②使用形參數(shù)組時(shí)，其下標(biāo)不要超過(guò)實(shí)參數(shù)組的長(zhǎng)度。

③實(shí)參數(shù)組與相應(yīng)的形參數(shù)組類型應(yīng)一致。03局部變量和全局變量作用域：變量在什么范圍內(nèi)有效根據(jù)作用域不同，分為：局部變量全局變量1.局部變量在函數(shù)內(nèi)定義，只在本函數(shù)范圍內(nèi)有效的變量。局部變量只是當(dāng)其所在的函數(shù)被調(diào)用時(shí)才具有確定的存儲(chǔ)空間主函數(shù)main中定義的局部變量只在主函數(shù)中有效，主函數(shù)不能使用其他函數(shù)中定義的局部變量。不同函數(shù)中可以使用相同的變量名，但它們有各自的作用域，互不干擾。作用：增強(qiáng)了函數(shù)模塊的獨(dú)立性。如例4-7。2.全局變量在函數(shù)外部定義的量，可以為程序中各個(gè)函數(shù)所引用，其作用域是整個(gè)程序。從程序運(yùn)行開始起就占據(jù)內(nèi)存，僅在程序結(jié)束時(shí)才將其釋放。優(yōu)點(diǎn)：使函數(shù)之間的數(shù)據(jù)交換更容易，也更高效。缺點(diǎn)：全局變量在程序的執(zhí)行過(guò)程中一直占用存儲(chǔ)空間，降低了空間利用率。各函數(shù)執(zhí)行時(shí)都可能改變?nèi)肿兞康闹?，程序易出錯(cuò)，降低了程序的可讀性。全局變量的作用牽制了各個(gè)函數(shù)，降低了各函數(shù)之間的相對(duì)獨(dú)立性。建議程序設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量不使用全局變量。如例4-9。3.變量的生存期變量的生存期是指變量從生產(chǎn)到被撤銷的時(shí)間段，實(shí)際上就是變量占用內(nèi)存的時(shí)間。

變量的生存期是由變量的存儲(chǔ)類型聲明的。其一般聲明方式如下：存儲(chǔ)類型數(shù)據(jù)類型變量名表;C語(yǔ)言中提供的存儲(chǔ)類型主要有四種：auto（自動(dòng)變量）register（寄存器變量）static（靜態(tài)變量）extern（外部變量）1）用auto聲明的自動(dòng)變量變量定義時(shí)缺少存儲(chǔ)類型說(shuō)明則系統(tǒng)默認(rèn)為自動(dòng)變量。例如：autointa=2,b=3;等價(jià)于：inta=2,b=3;特點(diǎn)：函數(shù)調(diào)用結(jié)束，該種變量即被釋放，屬于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式。2）用register聲明的寄存器變量寄存器是CPU內(nèi)部的一種容量有限但速度極快的存儲(chǔ)器。

寄存器的存取速度高于內(nèi)存的存取速度?，F(xiàn)代編譯程序能自動(dòng)優(yōu)化程序，自動(dòng)把普通變量?jī)?yōu)化為寄存器變量，并且可以忽略用戶的register指定，所以一般無(wú)需特別聲明變量為寄存器變量。3）用extern聲明的外部變量如果在所有函數(shù)之外定義的變量沒(méi)有指定其存儲(chǔ)類別，那么它就是一個(gè)外部變量。外部變量是全局變量。

沒(méi)有顯示初始化的外部變量由編譯程序自動(dòng)初始化為0。file2.cexterna;print(){……}modify(){……c=a*2;}file1.cinsert(){

externa;……

}inta;query(){……}/*在定義點(diǎn)之前*//*在其他文件中*/4）用static聲明的靜態(tài)變量這種變量的值在函數(shù)結(jié)束后占用的存儲(chǔ)空間不回收，在下一次調(diào)用該函數(shù)時(shí)，變量的值仍保持上一次退出函數(shù)前所擁有的值。優(yōu)點(diǎn)：提高了程序的運(yùn)行效率。缺點(diǎn)：對(duì)于相同的輸入?yún)?shù)輸出不同的結(jié)果，因此建議盡量少用靜態(tài)局部變。C語(yǔ)言規(guī)定在定義局部靜態(tài)變量時(shí)，如不賦初值，自動(dòng)賦初值，數(shù)值型變量則賦0值，字符型變量賦空字符。04函數(shù)的遞歸調(diào)用調(diào)用一個(gè)函數(shù)的過(guò)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。函數(shù)是可以嵌套調(diào)用的，如下圖所示，main可以調(diào)用函數(shù)A，函數(shù)A繼續(xù)調(diào)用函數(shù)B。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{..............................}調(diào)用返回調(diào)用返回求n的階乘n!

longfactn(4){longfac;......fac=4*factn(3);returnfac;}返回6longfactn(3){longfac;......fac=3*factn(2);returnfac;}返回2longfactn(2){longfac;......fac=2*factn(1);returnfac;}返回1longfactn(1){longfac;if(n==1)return1;......}intmain(){…w=factn(4);printf(“4!=%1d\n”,w);return0;}返回24以求4！為例，遞歸調(diào)用執(zhí)行過(guò)程如下:當(dāng)?main?函數(shù)開始調(diào)用?factn(4)?時(shí)，開始遞歸過(guò)程，依次調(diào)用?factn(3)?,?factn(2?),?factn(1)?。這個(gè)過(guò)程就是函數(shù)的嵌套調(diào)用，比較容易理解。longfactn(4){longfac;......fac=4*factn(3);returnfac;}返回6longfactn(3){longfac;......fac=3*factn(2);returnfac;}返回2longfactn(2){longfac;......fac=2*factn(1);returnfac;}返回1longfactn(1){longfac;if(n==1)return1;......}intmain(){…w=factn(4);printf(“4!=%1d\n”,w);return0;}返回24以求4！為例，遞歸調(diào)用執(zhí)行過(guò)程如下:最重要的是當(dāng)執(zhí)行?factn(1)?時(shí)，因?yàn)闈M足?n==1?，執(zhí)行?return(1)?，遞歸調(diào)用被終止，但程序沒(méi)有結(jié)束。它將返回值1傳遞給調(diào)用它的?factn(2)?，以此類推，最終?factn(4)?將計(jì)算結(jié)果24返回給?main?函數(shù)，得到期望的結(jié)果。longfactn(4){longfac;......fac=4*factn(3);returnfac;}返回6longfactn(3){longfac;......fac=3*factn(2);returnfac;}返回2longfactn(2){longfac;......fac=2*factn(1);returnfac;}返回1longfactn(1){longfac;if(n==1)return1;......}intmain(){…w=factn(4);printf(“4!=%1d\n”,w);return0;}返回24以求4！為例，遞歸調(diào)用執(zhí)行過(guò)程如下:總而言之，調(diào)用的過(guò)程容易被理解，但是初學(xué)者往往容易忽視返回的過(guò)程。遞歸優(yōu)點(diǎn)：思路簡(jiǎn)潔清晰（因?yàn)榫唧w的實(shí)施過(guò)程不需要編程者