C语言程序设计-函数与宏定义

第6章函数与宏定义第6章函数与宏定义本章主要内容1.函数的概念①函数的声明和调用②函数的传值方式2.变量的作用域和存储类型3.内部函数与外部函数4.递归函数的设计和调用5.预处理6.综合范例6.1函数的概念模块化程序设计的核心：函数设计。重要概念：①把解决问题的方案设计成一个个独立的模块；②程序通过调用模块功能来解决问题。③这些模块通过函数来实现，又称为函数模块。④每一个函数具有独立的功能，程序通过各模块之间的协调工作完成复杂的程序功能。6.1函数的概念C语言的函数分为两类：①系统定义的标准函数，又称为库函数。函数声明一般是放在系统的include目录下以.h为后缀的头文件中，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。常用的库函数请查阅附录C。②自定义函数。按要求设计的。C语言程序设计的核心之一：自定义函数。6.1函数的概念6.1.1函数的定义自定义函数的形式：[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){函数语句体}几点说明：1.[存储类型符]指的是函数的作用范围，只有两种形式：static和extern。static说明的函数称为内部函数，只能作用于其所在的源文件，extern说明的函数称为外部函数，可被其他源文件中的函数调用。缺省情况为extern。6.1函数的概念[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){函数语句体}2.[返回值类型符]指的是函数体语句执行完成后，函数返回值的类型。如int，float，char等。若函数无返回值，则用空类型void来定义函数的返回值。默认情况为int型（有些编译器不支持默认情况）。3.函数名由任何合法的标识符构成。建议将函数名的命名与函数内容有一定关系。说明6.1函数的概念4.[形参说明表]是一系列用逗号分开的形参变量说明。如：intx,inty,intz表示形参变量有3个：x,y,z。类型都是int型的。注意：不能直接写成：intx,y,z。5.在古典式函数定义中，[形参表]只要形参名，不要类型名。如：x,y,z表示形参变量有3个。形参的类型通过形参说明语句说明。如：intx,y,z。[形参说明表]或[形参表]都可以缺省，缺省时表示函数无参数。[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){函数语句体}说明6.1函数的概念6.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。函数返回语句通常用返回语句来结束函数的调用。两种形式的返回语句：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);[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]){函数语句体}说明6.1函数的概念例如，编写自定义函数abs_sum()，求两个任意整数的绝对值的和。intabs_sum(intm,intn){if(m0)m=−m;if(n0)n=−n;return(m+n);}或直接调用系统函数来实现：intabs_sum(intm,intn){return(abs(m)+abs(n))；}注意：函数abs()的声明在头文件math.h。6.1函数的概念6.1.2函数的声明和调用通常情况下，自定义的函数在使用之前要先进行函数声明，才能在程序中进行函数调用。1．函数声明函数声明语句的形式：[存储类型符][返回值类型符]函数名([形参说明表]);如：intabs_sun(intm,intn);2．函数调用函数定义好后，若不通过函数调用，不会发挥任何作用。函数调用是通过函数调用语句来实现的。①函数无返回值情况：函数名([实参表]);6.1函数的概念②函数有返回值的情况：变量名＝函数名([实参表]);注意：变量名的类型必须与函数的返回值类型相同。函数调用时，会去执行函数中的语句内容，函数执行完毕后，回到函数的调用处，继续执行程序中函数调用后面的语句。例如：…intx=5,y=−10;intz;…z=abs_sum(x,y);/*函数调用*/…6.1函数的概念6.1.3函数的传值方式函数传值的4个要点：①对于带有参数的函数，调用函数时，将实参表中每一个实参的值对应地传递给每一个形参变量；②形参变量接收到实参传来的值后，会在内存临时开辟新的空间，保存形参变量的值；③函数执行完毕时，释放临时开辟的内存空间；④形参的值在函数中不论是否发生变化，实参变量的值均不会发生变化。自定义函数在程序中的使用方式有两种形式：①先进行函数声明，再进行函数调用，函数定义放在main函数的后面。②先定义函数，再调用函数(不需要在调用前函数声明)。6.1函数的概念例1：编写程序，通过调用函数intabs_sum(inta,intb)，求任意两个整数的绝对值的和。第1种形式：先进行函数声明；再进行函数调用；最后给出函数定义。/*example6_1.c*/#includestdio.hintabs_sum(intm,intn);/*函数声明*/main(){intx,y,z;scanf(%d%d,&x,&y);z=abs_sum(x,y);/*函数调用*/printf(|%d|+|%d|=%d\n,x,y,z);}intabs_sum(intm,intn)/*函数定义*/{if(m0)m=-m;if(n0)n=-n;returnm+n;}6.1函数的概念第2种形式：先定义函数；再调用函数。(不需要在调用前函数声明)思考：1.怎样求任意3个整数的绝对值之和？参考答案见程序：example6_2.c2.怎样求任意2个数的乘积？参考答案见程序：example6_3.c/*example6_1.c*/#includestdio.hintabs_sum(intm,intn)/*函数定义*/{if(m0)m=-m;if(n0)n=-n;returnm+n;}main(){intx,y,z;scanf(%d%d,&x,&y);z=abs_sum(x,y);/*函数调用*/printf(|%d|+|%d|=%d\n,x,y,z);}6.1函数的概念重要概念函数传值调用的性质：实参的值在函数调用前和函数调用后不会发生变化。如有程序：分析程序的运行结果。/*exanple6_交换？*/#includestdio.hvoidexchange(inta,intb){inttemp;printf(3---a=%d,a=%d\n,a,a);temp=a;a=b;b=temp;printf(4---a=%d,a=%d\n,a,a);}main(){intx=10,y=20;printf(1---x=%d,y=%d\n,x,y);exchange(x,y);/*函数调用*/printf(2---x=%d,y=%d\n,x,y);}6.2变量的作用域和存储类型根据变量的作用域不同，可分为局部变量和全局变量两种。1．变量的作用域变量的作用域：变量起作用的范围。①局部变量：在函数内部或某个控制块的内部定义的变量。局部变量的作用域：函数内部。作用：增强了函数模块的独立性。②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：从该变量定义的位置开始，直到源文件结束。作用：在同一文件中，所有函数都可以引用全局变量。增强了各函数间数据的联系。局部变量和全局变量的作用域如图所示：6.2变量的作用域和存储类型结束┆inti;main(){floata,b;……{chars;……}function();……}intk;voidfuction();{intm;……}局部变量s的作用域局部变量a,b的作用域全局变量i的作用域全局变量k的作用域局部变量的作用域例2：阅读程序【例6-4】的程序，了解变量作用域。请注意区分局部变量和全局变量的作用域。程序：example6_4.c6.2变量的作用域和存储类型2．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3部分组成。变量的存储类型：auto、register、static和extern4种。①auto型变量存储在内存的动态存储区；②register型变量保存在寄存器中；③static型和extern变量存储在静态存储器。6.2变量的作用域和存储类型局部变量的存储类型默认值为auto型。全局变量的存储类型默认值为extern型。注意：①一般情况下，常用auto型register型定义局部变量。②static型既可作为局部变量，又可作为全局变量。作为局部变量时，局部变量的值将被保留，若定义时没有赋初值，则系统会自动为其赋0值；作为全局变量时，其有效范围为它所在的源文件，其他源文件不能使用。6.2变量的作用域和存储类型例3：设计一个函数：longfac(intn)，用来计算正整数的阶乘，编写程序进行测试。分析：由于计算机对变量的字节长度分配有限，整型变量的最大值是一定的，因此，目前计算整数的阶乘只能针对较小的整数。假定要计算1～5的阶乘。算法的核心思想：对于任意正整数n，如果知道(n−1)!，则n!=n×(n−1)!。可在函数中定义一个static型变量，用来保存每一次阶乘的计算结果。6.2变量的作用域和存储类型程序如下：/*example6_5.c*/#includestdio.hlongfac(intn)/*计算n!的函数*/{staticintf=1;f=f*n;returnf;}main(){inti;for(i=1;i=5;i++)printf(%d!=%ld\n,i,fac(i));}6.2变量的作用域和存储类型思考：1．这个程序计算最大正整数的阶乘是多少？2．如果不用循环，能否直接求出某个整数的阶乘？6.3内部函数与外部函数自定义的函数有两种：内部函数和外部函数。1．内部函数若函数的存储类型为static型，则称其为内部函数（内部函数又称为静态函数），它表示在由多个源文件组成的同一个程序中，该函数只能在其所在的文件中使用，在其他文件中不可使用。内部函数的声明形式：static返回值类型函数名(参数);例如：staticintStatistic()；2．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他源文件调用。函数的默认存储类型为extern型。6.3内部函数与外部函数例4：外部函数的应用示例。下面的程序由3个文件组成：file1.c、file2.c、example6_6.c。在file1.c、file2.c中分别定义了两个外部函数；在example6_6.c中可以分别调用这两个函数。1．file1.c/*file1.c外部函数定义*/externintadd(intm,intn){return(m+n);}2．file2.c/*file2.c外部函数定义*/externintmod(inta,intb){return(a%b);}6.3内部函数与外部函数3．example6_6.c/*example6_6.c调用外部函数*/#includestdio.hexternintmod(inta,intb);/*外部函数声明*/externintadd(intm,intn);/*外部函数声明*/main(){intx,y,result1,result2,result;printf(Pleaseenterxandy:\n);scanf(%d%d,&x,&y);result1=add(x,y);/*调用file1中的外部函数*/printf(x+y=%d\n,result1);if(result10)result2=mod(x,y);/*调用file2中的外部函数*/result=result1-result2;printf(mod(x,y)=%d\n,result2);printf((x+y)-mod(x,y)=%d