c 语言 第六章函数与宏定义

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1、C,,程序设计基础教程,第六章,函数与宏定义,*,*,/49,第六章 函数与宏定义,,§,6.1 函数概念,,§,6.2 变量作用域和存储类型,,§,6.3 内部函数与外部函数,,§,6.4 递归函数设计和调用,,§,6.6 综合范例,,10/2/2024,1,,§,6.1 函数概念,,C,语言允许把问题设计成一个一个的模块，程序通过调用模块功能来解决问题。这些模块通常都是通过函数来实现的，又可称其为,函数模块,。,,C,语言中，函数可分为两类 ：,一类是由系统定义的,标准函数,，又称为,库函数,，其函数声明一般是放在系统的,include,目录下以.,h,为后缀的

2、头文件中，如在程序中要用到某个库函数，必须在调用该函数之前用,#,include<,头文件名>,命令将库函数信息包含到本程序中。,另一类函数是,自定义函数,，两种形式：,第一种：,函数声明、函数调用、函数定义。,,第二种：,函数定义、函数调用。,10/2/2024,2,,§ 6.1.1 函数定义,,函数定义的一般形式可以有两种。,形式一：,[存储类型符] [返回值类型符] 函数名([形参说明表]),,{,,,函数语句体,,},形式二：,[存储类型符] [返回值类型型符] 函数名([形参表]),,,形参说明；,,{,,,函数语句体,,},10/2/2024,3,,说明：,,1．[,存储类型

3、符,]指的是函数的作用范围，它只有两种形式：,static,和,extern。,,static,说明函数只能作用于其所在的源文件，用,static,说明的函数又称为,内部函数,。,,extern,说明函数可被其它源文件中的函数调用，用,extern,说明的函数，又称为,外部函数,。,,缺省,情况为,extern。,2．[,返回值类型符,]指的是函数体语句执行完成后，,函数返回的值的类型,，如,int,， float, char,等等，若函数无返回值，则用,空类型,void,来定义函数的返回值。,,缺省,情况为,int,型。,10/2/2024,4,,3．,函数名,由任何合法的标识符构成。建议将

4、函数名的命名与函数内容有一定关系。,4．在第一种函数定义的形式中，[,形参说明表,]是一系列用逗号分开的每个形参变量说明。,,如：,int,x,,int,y,,int,z,,这表示形参变量有三个：,x, y, z。,它们的类型都是,int,型。,,在第二种函数定义的形式中，[,形参表],是一系列用逗号分开的形参变量。如：,x, y, z,5．,函数语句体,是放在一对花括号{ }中，由局部数据类型描述和功能实现两部分组成。,10/2/2024,5,,6．,函数返回语句,的形式有以下两种：,,①函数无返回值的情况：,return；,,②,函数有返回值的情况：,return(,表达式的值)；,,在

5、第②种情况下要注意,“表达式的值”的类型必须与函数返回值的类型相一致。,例如：求两个任意整数的绝对值的和，用函数,abs_sum(),实现。,/*,直接调用库函数来计算,m,和,n,的绝对值 */,,int,abs_sum(,int,m,,int,n),,{,,return (abs(m)+abs(n))；,,},,/*,函数,abs(),是在头文件,math.h,中声明的*/,10/2/2024,6,,函数定义如下：,,int,abs_sum(,int,m,,int,n),,{,,if (m<0),,m=-m;,,if(n<0),,n=-n;,,return(m+n);,,},§6.1.2

6、 函数声明和调用,,一．函数的声明,,函数声明的一般形式：,[存储类型符] [返回值类型符] 函数名([形参说明表])；,,如：,int,abs-sun(,int,m,,int,n)；,10/2/2024,7,,二．函数调用,,函数调用是通过函数调用语句来实现的，分两种形式：,①无返回值的情况：,,函数名([实参表])；,,②有返回值的情况：,,变量名＝函数名([实参表])；,,该变量名的类型必须与函数的返回值类型相同。,函数调用时都会去执行函数语句中的内容，函数执行完毕后，回到函数的调用处，继续执行下面的语句。,10/2/2024,8,,§6.1.3 函数的传值方式,,函数的传值方式,

7、：,,,采用实参表将每一个实参的值相应地传递给每一个形参变量，形参变量在接收到实参表传过来的值时，会在内存,临时开辟新的空间,，以保留形参变量的值，当函数执行完毕时，这些,临时开辟的内存空间会被释放,，并且形参的值在函数中不论是否发生变化，,都不会影响到实参变量的值的变化,，这就是函数的传值方式。,自定义函数在程序中的使用顺序有两种形式：,① 先进行函数声明，再进行函数调用，,函数定义放在函数调用之后。,函数声明在函数调用之前。,,②,函数定义放在函数调用之前。,10/2/2024,9,,【例6-1】 编程序，通过调用函数,abs-sum()，,求任意两个整数的绝对值的和。,/*,exam6_

8、1.c,调用函数求两整数绝对值的和*/,,#,include ,,int abs_sum(int m,int n);,,main(),,{ int x,y,z;,,scanf("%d%d",,,z=abs_sum(x,y);,,printf("sum is %d",z);,,},,int abs_sum(int m,int n),,{ if(m<0),,m=-m;,,if(n<0),,n=-n;,,return m+n;,,},程序运行结果:,,7 12,,,sum is 19,10/2/2024,10,,用传值方式调用函数时，实参也可以是函数调用语句,,【例6-2】求任意三个数的绝对值的

9、和。,/*,exam6_2.c,调用函数求三个整数绝对值的和*/,,#,include ,,int abs_sum(int m,int n);,,main(),,{ int x,y,z,sum;,,scanf("%d%d%d",,,sum=abs_sum(,abs_sum(x,y),,z);,,printf("sum is %d",sum);,,},,int abs_sum(int m,int n),,{ if(m<0),,m=-m;,,if(n<0),,n=-n;,,return m+n;,,},程序运行结果:,,7 12 5,,,sum is 24,10/2/2024,11,,注意：

10、,对于有返回值的函数，调用时若没有把它赋给某个变量，仍然是可以的，只是函数的返回值有可能会被丢失。,【例6-3】 求任意两数的乘积。,自定义一个函数,mul,()，,用于求两数的乘积，程序：,,/*,exam6_3.c,求两个数的乘积*/,,#,include ,,float mul(float a,float b);,,main(),,{ float x,y,z;,,scanf("%f %f",,,z=mul(x,y);,/* ① */,,x=x+10;,,y=y-10;,,mul(x,y); /*,② */,10/2/2024,12,,,x=x*2;,,y=y*2;,,p

11、rintf("z=%f,mul(%f,%f)=%f\n",z,x,y,mul(x,y)); /*,③,* /,,},,float mul(float a,float b),,{ return a*b;,,},程序运行结果:,,5 6,,,z=30.000000,mul(30.000000,-8.000000)=-240.000000,10/2/2024,13,,程序说明,：,注释①处调用函数后的返回值赋给变量,z。,注释②处调用函数后的返回值没有赋给任何变量，函数的返回值被丢失。,注释③处调用函数后的返回值成为了,printf,(),函数的参数。,10/2/202

12、4,14,,§,6.2 变量作用域和存储类型,,一．变量的作用域,变量的作用域：指的是,变量的有效范围,，针对变量不同的作用域，可把变量分为局部变量和全局变量。,局部变量,：在函数内部或某个控制块的内部定义的变量为局部变量，局部变量的有效范围只限于,本函数内部,，退出函数，该变量自动失效。,全局变量,：在函数外面定义的变量称为全局变量，全局变量的作用域是从该变量定义的位置开始，直到源文件结束。在,同一文件,中的所有函数都可以引用全局变量。,,10/2/2024,15,,局部变量和全局变量的,作用域,如图所示：,10/2/2024,16,,【例6-4】 变量作用域应用举例，阅读下面的程序，注

13、意区分局部变量和全局变量的作用域。,/*,exam6_4.c,变量作用域举例*/,,#,include ,,void a( void );,,void b( void );,,void c( void );,,int x = 1;,,main(),,{,,int x = 5;,,printf("local x in outer scope of main is %d\n", x );,10/2/2024,17,,{,,,int x = 7;,,printf( "local x in inner scope of main is %d\n", x );,,},,printf( "local x

14、in outer scope of main is %d\n", x );,,a();,,b();,,c();,,a();,,b();,,c();,前三次,输出,结果:,,local x in outer scope of main is 5,,local x in inner scope of main is 7,,local x in outer scope of main is 5,10/2/2024,18,,,printf( "local x in main is %d\n", x );,,getchar();,,return 0;,,},,void a( void ),,{,,int

15、 x = 25;,,printf( "\nlocal x in a is %d after entering a\n", x );,,++x;,,printf( "local x in a is %d before exiting a\n", x );,,},10/2/2024,19,,void b( void ),,{,,static int x = 50;,,printf( "\nlocal static x is %d on entering b\n", x );,,++x;,,printf( "local static x is %d on exiting b\n", x );,,},

16、,void c( void ),,{,,printf( "\nglobal x is %d on entering c\n", x );,,x *= 10;,,printf( "global x is %d on exiting c\n", x );,,},10/2/2024,20,,程序运行结果:,,后6次,函数调用,local x in a is 25 after entering a,,local x in a is 26 before exiting a,,local static x is 50 on entering b,,local static x is 51 on exiti

17、ng b,,global x is 1 on entering c,,global x is 10 on exiting c,,local x in a is 25 after entering a,,local x in a is 26 before exiting a,,local static x is 51 on entering b,,local static x is 52 on exiting b,,global x is 10 on entering c,,global x is 100 on exiting c,最后一次输出：,,local x in main is 5,10

18、/2/2024,21,,二．变量的存储类型,变量的存储类型：指的是变量的,存储属性,，它说明,变量占用存储空间的区域。,在内存中，供用户使用的存储区由,程序区,、,静态存储区,和,动态存储区,三部分组成。,变量的存储类型有四种：,auto,型、,register,型、,static,型和,extern,型。,auto,型,变量存储在内存的,动态存储区,。,,register,型变量保存在,寄存器,中。,,static,型变量和,extern,型变量,存储在,静态存储器,。,10/2/2024,22,,局部变量,的存储类型缺省值为,auto,型 。,,全局变量,的存储类型缺省值为,extern,

19、型 。,auto,型变量和,register,型变量只用于定义局部变量。,,static,型变量即可定义成局部变量，又可定义成全局变量。,【例6-5】 设计一个函数：,long,fac,(,int,n)，,可用来计算1～5的阶乘。,分析：可在函数中定义一个,static,型变量，用来保存上次的计算结果。,10/2/2024,23,,/*,exam6_5.c,用,static,型变量保留上次阶乘的值*/,,#,include ,,long fac(int n),,{,,static int f=1;,,f=f*n;,,return f;,,},,main(),,{ int i;,,for(i=

20、1;i<=5;i++),,printf("%d!=%ld\n",i,fac(i));,,},程序运行结果:,,1!=1 2!=2 3!=6 4!=24 5!=120,局部变量,f,被定义成,static,型的，因此，它只在该函数第1次被调用的时候初始化其值为1，以后再调用该函数时，不再进行初始化，而是使用上一次调用的值。,,10/2/2024,24,,§,6.3 内部函数与外部函数,,一．内部函数,若函数的存储类型为,static,型，则称其为,内部函数,或称,静态函数,，它表示在同一个程序中（由多个源文件组成），该函数只能在一个文件中存在，在其它文件中不可使用。,如：,stati

21、c,int,fun-name()；,,内部函数只能被其所在的源文件调用。,二．外部函数,若函数的存储类型定义为,extern,型，则称其为,外部函数,，它表示该函数能被其它源文件调用。函数的缺省存储类型为,extern,型。,注意：,在需要用到外部函数的文件中，其函数声明必须用,extern,进行说明。,10/2/2024,25,,例如：有两个源文件,file1.c,和,file2.c,如下所示：,/*,file1.c,调用外部函数*/,,#,include <,stdio,.h>,,int,mod(,int,a,,int,b);,,extern,int,add (,int,m,,int,n)

22、; /*,外部函数声明*／,,main(),,{,,,int,x, y, result;,,,scanf,(“%d%d”, ,,result=add(x,y); /*,调用外部函数*/,,,if (result >0),,result=result-mod(x,y);,,,printf,(“result=%d\n”, result);,,},10/2/2024,26,,int,mod(,int,a,,int,b),,{,,return(a%d);,,},,/* file2.c,外部函数*/,,extern,int,add(,int,m,,int,n),,{,,return(m+n);,,},说

23、明：,1．在文件1(,file1.c),中的函数声明：,,,int,mod(,int,a,,int,b);,,实际上相当于：,extern,int,mod(,int,a,,int,b);,10/2/2024,27,,2．在文件2(,file2.c),中的函数定义：,,,extern,int,add(,int,m,,int,n),,{,,return(m+n);,,},,实际上相当于：,int,add(,int,m,,int,n),,{,,return(m+n);,,},3．由多个源文件组成一个程序时，,main(),函数只能出现在一个源文件中。,10/2/2024,28,,4．多个源文件的连接

24、方式有三种：,①,将各源文件分别编译成目标文件，得到多个目标文件（.,obj,后缀），然后用连接命令（,tlink,）,把多个.,obj,文件连接起来，在,Turbo c,上用如下命令：,,,tlink,file1.,obj,+file2.,obj,+…+,filen,.,obj,,生成一个,file1.exe,的可执行文件。,②建立项目文件（.,prj,后缀），具体操作可参阅各种,C,编译手册。,③使用文件包含命令。,10/2/2024,29,,§,6.4 递归函数设计和调用,,C,语言中一个函数中的语句可以是对另一个函数的调用。,函数嵌套调用,图例：,调用过程按图中箭头所示的方向和顺序

25、进行，属于一种,线性调用关系,，每次调用后，最终返回到原调用点，继续执行以下语句。,10/2/2024,30,,C,语言中还允许在函数中,调用自身,，或函数之间相互调用，这种调用方式称之为,递归,。递归又分为,直接递归调用,和,间接递归调用,。,直接递归调用；函数直接调用自身。,间接递归调用：函数互相调用对方。,直接递归：,int,temp (,int,x),,{,,,int,y, z;,,……,,z=temp(y);,,……,,},10/2/2024,31,,间接递归：,显然，递归有可能陷入无限递归状态，最终导致错误发生。因此，,设计一个递归问题必须具备两个条件,：,1．后一部分与原始问题类

26、似。,,2．后一问题是原始问题的简化。,10/2/2024,32,,【例6-6】 编程，从键盘输入一个正整数,n，,求,n!。,n!,的数字表达式为：,,n!=,定义一个求,n!,的函数：,long,fac,(,int,n),,long,fac,(,int,n),,{ long result;,,if (n= = 0 || n= =1),,result =1;,,else,,result=n*,fac,(n-1);,,return(result);,,},10/2/2024,33,,完整程序如下：,/*,exam6_6.c,用递归法求,n!*/,,#include ,,long fac(i

27、nt n),,{,,long result;,,if(n==0||n==1),,result=1;,,else,,result=n*fac(n-1);,,return result;,,},,main(),,{ int x;,,long f;,10/2/2024,34,,,scanf("%d",,,if(x<=0),,printf("Your input is wrong!\n");,,else,,{,,f=fac(x);,,printf("%d!=%ld\n",x,f);,,},,},程序运行结果:,,6,,,6!=720,10/2/2024,35,,【例,6-7,】,,求,Fibonac

28、ci,数列第,i,项的值。,,Fibonacci,数列,：0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21,…,其数字表达式为,：,,,fibonacci,(0)=0,,,fibonacci,(1)=1,,,fibonacci,(n)=,fibonacci,(n-1)+,fibonacci,(n-2) (n>1),设计一个函数：,long,fibonacci,(,int,n),用于计算数列中第,n,项的值，,10/2/2024,36,,程序如下所示：,/*,exam6_7.c,求第,n,项,Fibonacci,数列的值*/,,#,include ,,long fibonacci(int

29、 n);,,main(),,{ int x=0;,,long result;,,do,,{ result=fibonacci(x);,,printf("fibonacci(%d)=%ld\n",x,result);,,scanf("%d",,,}while(x!=-1);,,},10/2/2024,37,,long fibonacci(int n),,{,,if(n==0||n==1),,return n;,,else,,return fibonacci(n-1)+fibonacci(n-2);,,},程序运行结果:,,fibonacci(0)=0,,3,,,fibonacci(3)=2,,

30、4,,,fibonacci(4)=3,,6,,10/2/2024,38,,以,x=4,为例，下图说明了,fibonacci,函数是怎样计算,fibonacci,(4),的。图中把,fibonacci,简写成,f。,10/2/2024,39,,§,6.6 综合范例,【例6-12】 在屏幕上画一个18×18大小的棋盘。,程序如下：,/*,exam6_12.c,在屏幕上画一个棋盘*/,,#,include ,,#include ,,#include ,,/*,定义画棋盘所需的制表符*/,,#,define LU 0xda /*,左上角*/,,#,define RU 0xbf /*,右上角

31、*/,,#,define LD 0xc0 /*,左下角*/,,#,define RD 0xd9 /*,右下角*/,,#,define L 0xc3 /*,左边*/,,#,define R 0xb4 /*,右边*/,10/2/2024,40,,#,define U 0xc2 /*,上边*/,,#,define D 0xc1 /*,下边*/,,#,define CROSS 0xc5 /*,十字叉*/,,/*棋盘左上角坐标*/,,#,define MAP_X 5,,#define MAP_Y 5,,void draw_cross(int x,int y);,,void draw

32、_map();,,main(),,{,,textmode(C40);,,draw_map();,,},10/2/2024,41,,/*函数定义:*/,,void draw_map() /*,画棋盘*/,,{,,,int i,j;,,for(i=0;i<19;i++),,for(j=0;j<19;j++),,,draw_cross(i,j);,,},,void draw_cross(int x,int y),,{ gotoxy(x+MAP_X,y+MAP_Y);,,textcolor(GREEN);,,if(x==0 && y==0),,{,,putch(LU); /*,画左上角*/,,,re

33、turn;,,},10/2/2024,42,,,if(x==0 && y==18),,{,,putch(LD); /*,画左下角*/,,,return;,,},,if(x==18 && y==0),,{,,putch(RU); /*,画右上角*/,,,return;,,},,if(x==18 && y==18),,{,,putch(RD); /*,画右下角*/,,,return;,,},10/2/2024,43,,,if(x==0),,{,,putch(L); /*,画左边*/,,,return;,,},,if(x==18),,{,,putch(R); /*,画右边*/,,,return;,,

34、},,if(y==0),,{,,putch(U); /*,画上边*/,,,return;,,},10/2/2024,44,,,if(y==18),,{,,putch(D); /*,画下边*/,,,return;,,},,putch(CROSS); /*,画十字叉*/,,},程序中,宏定义的制表符的值,可从,ASCⅡ,码表中查得，如：0,xbf,为十六进制表示，它代表右上角制表符“┐”。,该程序必须在纯,DOS,模式下运行，其运行结果是在屏幕上显示一个绿色的18×18大小的方格棋盘，,,如后图所示。,10/2/2024,45,,该程序显示一个绿色的18×18大小的方格棋盘,10/2/2024,

35、46,,【例6-13】 将一个字符串的字符反向输出到屏幕。,采用递归函数调用方法，程序如下：,/*,exam6_13.c,反向显示字符串*/,,#,include ,,#include ,,void backwards(char s[],int index); /*,函数声明*/,,main(),,{,,char str[80];/*,定义字符数组*/,,,int index = 0;,,strcpy(str,"Show this string."); /*,字符串拷贝*/,,,backwards(str,index); /*,函数调用*/,,},10/2/2024,47,,void bac

36、kwards(char s[],int index) /*,函数定义*/,,{,,,if (s[index]),,{,,printf("%c",s[index]); /*,输出字符*/,,,backwards(s,index+1); /*,递归调用*/,,,printf("%c",s[index]); /*,输出字符*/,,},,},程序运行结果:,,Show this string..gnirts siht wohS,10/2/2024,48,,小结,：,介绍了函数的定义和传值调用函数的使用方法 。,注意：若用全局变量作为函数的参数，则在函数中可以使得该全局变量的值发生变化。,对于递归函数的设计一定要有可使递归结束的条件，否则会使程序产生无限递归。,使用预处理命令时，要注意以下几点：,,1．宏替换定义的末尾不能使用分号“;”。,,2．在有参数的宏定义中，参数加括号和不加括号有时会有区别。,,3．使用文件包含时，要避免出现变量和函数发生重定义的现象。,,4．要区分条件编译与条件语句的作用。,10/2/2024,49,,