C语言程序设计函数与宏定义ppt课件.pptx

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1、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 函数的声明和调用 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：把解决问题的方案设计成一个个独立的模块；程序通过调用模块功能来解决问题。这些模块通过函数来实现，又称为函数模块。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：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

2、序中要用到某个库函数，必须在调用该函数之前用#include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。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)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),2

3、.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：int x,int y,int z 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：int x,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。

4、如：int x,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),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：函数无返回值的情况 return;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),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。int abs_sum(int m,int n)if(m0)m=m;if(n0)

5、n=n;return(m+n);或直接调用系统函数来实现：int abs_sum(int m,int n)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：int abs_sun(int m,int n);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。函数无返回值情况：函数名(实参表);,6.1 函

6、数的概念,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：int x=5,y=10;int z;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：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；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；函数执行完毕时，释放临时开辟的内存空间；形参的值在函数中不论是否发生变化，实参

7、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：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。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int abs_sum(int a,int b)，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*/#include int abs_sum(int m,int n);/*函数声明*/main()int x,y,z;scanf(%d%d,6.1 函数的概念,第2种形式：先定义函数；再调用函数。(不

8、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.c 2.怎样求任意2个数的乘积？参考答案见程序：example6_3.c,/*example6_1.c*/#include int abs_sum(int m,int n)/*函数定义*/if(m0)m=-m;if(n0)n=-n;return m+n;main()int x,y,z;scanf(%d%d,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？*/#include void e

9、xchange(int a,int b)int temp;printf(3-a=%d,a=%dn,a,a);temp=a;a=b;b=temp;printf(4-a=%d,a=%dn,a,a);main()int x=10,y=20;printf(1-x=%d,y=%dn,x,y);exchange(x,y);/*函数调用*/printf(2-x=%d,y=%dn,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。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

10、函数模块的独立性。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,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.c,6.2 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、r

11、egister、static和extern4种。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：一般情况下，常用auto型register型定义局部变量。static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

12、：long fac(int n)，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15的阶乘。算法的核心思想：对于任意正整数n，如果知道(n1)!，则n!=n(n1)!。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*/#include long fac(int n)/*计算n!的函数*/static int f=1;f=f*n;return f;main()int i;for(i=1;i

13、=5;i+)printf(%d!=%ldn,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();例如：static int Statistic()；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

14、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。,1file1.c/*file1.c 外部函数定义*/extern int add(int m,int n)return(m+n);,2file2.c/*file2.c 外部函数定义*/extern int mod(int a,int b)return(a%b);,6.3 内部函数与外

15、部函数,3example6_6.c/*example6_6.c 调用外部函数*/#include extern int mod(int a,int b);/*外部函数声明*/extern int add(int m,int n);/*外部函数声明*/main()int x,y,result1,result2,result;printf(Please enter x and y:n);scanf(%d%d,6.3 内部函数与外部函数,关于程序的几点说明(1)在程序file1.c、file2.c中的函数定义可以不需要extern加以说明，默认为外部函数。(2)在example6_6.c中对外部函数

16、的声明也可以不用extern加以说明，默认为外部函数。(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。(4)由多个源文件组成一个程序时，有3种连接方式：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），然后用连接命令把多个.obj文件连接起来。Turbo c的连接接命令为tlink 例如：tlink example6_6.obj+file1.obj+file2.obj 结果：生成一个example6_6.exe文件。,6.3 内部函数与外部函数,建立项目文件（.prj后缀或.dsw后缀），具体操作可参阅各种C语言集成开发环境说明。使用文件包含命令。请参阅

17、本章6.6节。(5)如果将file1.c或file2.c中的extern改成static，则主程序在编译时无法通过。(6)在程序file1.c或file2.c中，也可以互相调用其外部函数。,6.4 递归函数的设计和调用,函数的嵌套调用：函数中的语句可以是对另一个函数的调用。函数嵌套调用的过程如图所示：,嵌套调用属于一种线性调用关系，函数执行完成后，返回到原调用点，继续执行函数调用下面的语句。,6.4 递归函数的设计和调用,函数的递归调用 两种递归形式：直接递归调用和间接递归调用。直接递归调用 直接递归：函数直接调用自身函数。间接递归调用 间接递归：函数互相调用对方函数。递归形式：,6.4 递归

18、函数的设计和调用,可能出现的陷阱 递归调用陷入无限递归状态。递归的限制 并不是所有的问题都可以设计成递归函数。为了避免错误的发生，对于递归函数的设计，有严格的数学模型。递归函数的条件 递归函数模型在数学上必须具备以下两个条件。问题的后一部分与原始问题类似。问题的后一部分是原始问题的简化。难点 递归函数设计的难点是建立问题的数学模型，有了正确的递归数学模型，很容易写出递归函数。,6.4 递归函数的设计和调用,例5：编写程序，要求从键盘输入一个正整数n，计算n!。分析：n!的数学表达式为：显然，它满足数学上对递归函数的两个条件：(n1)!与n!是类似的；(n1)!是n!的简化。可用递归函数long

19、 fac(int n)实现求n!。,6.4 递归函数的设计和调用,函数long fac(int n)的算法流程图及函数实现如图所示：,参考答案见程序：example6_7.c,6.4 递归函数的设计和调用,例6：Fibonacci数列的组成规律为：0，1，1，2，3，5，8，13，21，。编写程序，求Fibonacci数列第i项的值(0i40)。分析：数列的组成规律为：第1项为0，第2项为1，从第3项开始，数列每1项的值为前两项的和。Fibonacci数列用数字模型表达为：fibonacci(1)=0(i=1)fibonacci(2)=1(i=2)fibonacci(i)=fibonacci(

20、i1)+fibonacci(i2)(i=3,4,5,)从第3项开始，该Fibonacci数列的数学表达式满足递归函数的两个必要条件，设计递归函数long fibonacci(int n)来求得数列中第n项的值。,6.4 递归函数的设计和调用,函数long fibonacci(int n)的算法流程图：,思考程序存在的缺陷：提示：只能求出指定项的值；对输入的值没有限制；,函数程序：long fibonacci(int n)if(n=1|n=2)return n-1;else return fibonacci(n-1)+fibonacci(n-2);,参考答案见程序：example6_8.c,6.

21、5 预 处 理,预处理的作用：向编译系统发布信息或命令，告诉编译系统在对源程序进行编译之前应做些什么事。所有编译预处理都是以“#”号开头，单占源程序中的一行，放在源程序的首部。编译预处理不是C语句，行未不必加分号。C语言提供的预处理指令主要有3种：宏定义、文件包含和条件编译。,6.5 预 处 理,6.5.1 宏定义两种宏定义：不带参数的宏和带参数的宏。宏定义的作用：简化程序的书写。1不带参数的宏定义形式：#define 宏名 字符串说明：define是关键字，表示宏定义。宏名用标识符表示，为区别于变量，宏名一般采用大写字母。如：#define PI 3.14159宏的作用：将程序中的宏名用字符

22、串替换。宏名的有效范围是从定义命令之后，直到源程序文件结束，或遇到宏定义终止命令#undef为止。例7：阅读程序example6_9.c，了解不带参数的宏的作用。,6.5 预 处 理,2带参数的宏定义形式：#define 宏名(参数表)字符串说明：字符串应包含有参数表中的参数。宏替换时，将字符串中的参数用实参表中的实参替换。例8：阅读程序example6_10.c，了解带参数的宏定义的作用。分析程序运行结果。特别提示：有参数的宏定义与函数是完全不同的两个概念。,6.5 预 处 理,6.5.2 文件包含将另一个文件的全部内容包含到程序中，编译时，用包含文件的内容取代该预处理命令。文件包含命令的一

23、般形式：#include 或：#include 包含文件名注意：include是命令关键字，一个include命令只能包含一个文件。表示被包含文件在标准目录（include）中。表示被包含文件在指定的目录中，若只有文件名不带路径，则在当前目录中，若找不到，再到标准目录中寻找。包含文件名可以是.c源文件或.h头文件，如：#include#include myhead.h#include D:myexammyfile.c”,6.5 预 处 理,文件包含的作用：将多个源文件拼接在一起。如：有文件file2.c，其内容都是自定义的函数。另有文件file1.c，该文件有main函数。如果在file1.c

24、程序中要调用file2.c中的函数，可采用文件包含的形式：#include file2.c在对file1.c进行编译时，系统会用file2.c的内容替换掉文件包含命令#include file2.c，然后再对其进行编译。要注意区分外部函数与文件包含的区别。它们都是可以在某个程序中用到另一个文件中的函数，但使用的方法有所不同。,6.5 预 处 理,6.5.3 条件编译及其他条件编译：对程序源代码有选择地进行编译。ANSI标准定义的C语言预处理命令：#error#if#else#elif#endif#ifdef#ifndef#line#pragma,条件编译命令,略,6.6 综 合 范 例,例7：

25、编写程序，用扩展ASCII中的制表符在屏幕上画一个如图所示的n行m列大小的方格棋盘（x、y表示屏幕坐标）。提示：若程序要用扩展ASCII中的制表符，要求程序在文本模式下运行，可用适合于DOS模式的集成开发环境。分析：扩展ASCII共有128个，编号为128255方格的符号可由9个制表符组成，分别为：左上角、右上角、左下角、右下角、左 边、右 边、上 边、下 边、十字叉,6.6 综 合 范 例,程序设计思想：从扩展ASCII码表中查得制表符的编码，将要输出的制表符用宏名表示。对棋盘的每一行输出合适的制表符号。设计函数：void draw_cross(int y,int x)输出相应的制表符，完成

26、棋盘的绘制。程序：example6_13.c,思考,是否还有其他算法？,6.6 综 合 范 例,例8：编写程序，从键盘输入一个正整数number，通过函数int reverseDigits(int number)将number的数字反向返回。为简单起见，number的取值范围为19999。例如：整数：4629，函数的返回值：9264；整数：3027，函数的返回值：7203。程序以输入1作为结束。分析：问题的核心是将数字number反向后，返回一个新的数reverse。算法关键：分离number的每1位数字；使number的最低位成为reverse的最高位。,6.6 综 合 范 例,函数int

27、reverseDigits(int number)的算法流程如图所示：参考答案见程序：example6_14.c,思考,是否还有其他算法？,6.6 综 合 范 例,例9：编写程序，求方程f(x)=ax2+bx+c 在某区间的定积分：。为了程序的通用性，要求从键盘输入方程f(x)的系数a、b和c的值以及积分区间的上下限upper、lower的值。分析：积分的结果为图(a)所示阴影部分的平面面积。计算机求解时，是将积分区间分解成n个微小区间，如图(b)所示。求出这n个小区间的面积之和，即为整个区域面积。,6.6 综 合 范 例,在图(b)中，第i个区间的面积为：(0in1)式中的xi=lower+

28、ih。设计积分的求和函数：double integrate(double lower,double upper)积分算法思想：确定区间的个数：n（区间的个数决定计算结果的精度）。获得区间的宽度大小：h=(upperlower)/n计算某个小区间的面积：s=h(f(lower+ih)+f(lower+(i+1)h)/2对s求和：，结果即为该积分的近似值。被积分函数f(x)=ax2+bx+c另外用模块单独生成。参考答案见程序：example6_15.c,6.6 综 合 范 例,1.怎样控制积分计算的精度？2.是否还有其他算法？,思考,6.6 综 合 范 例,例10：由一个古老的传说演变成的汉诺塔游

29、戏：有三根柱子A、B、C，在A柱上按大小依次放着n个中间有孔的盘子，如图(a)所示。现在要将这n个盘子从A柱移到C柱上去，如图(b)所示。移动过程中，可以借助于中间的B柱，规定每次只能移动一个盘子，且在盘子的移动过程中，大盘子只能在小盘子的下面，怎样才能够以最少的移动步骤来完成这个任务？请编写程序，给出完成汉诺塔游戏的移动步骤。,6.6 综 合 范 例,分析：采用递归算法，分3步进行。将A柱上的n1个盘子移到B柱上；(与原始问题类似)直接将A柱上最下面的那个盘子移到C柱上；将B柱上的n1个盘子借助于A柱移到C柱。(原始问题简化)算法：,参考答案见程序：example6_16.c思考：1函数HanoTower(n,A,B,C)的递归调用过程。2用非递归算法求解。,6.7 本 章 小 结,本章重要概念1.函数定义、函数申明、函数调用的方法。2.函数传值调用的作用。3.静态存储的意义和作用。4.递归函数的设计条件。5.宏处理。,