C语言程序设计基础 刘新国.

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1 C语言程序设计基础 刘新国

2 第五章 函数 结构化程序设计(Structured Programming) C语言中的函数
第五章 函数 结构化程序设计(Structured Programming) 将复杂程序分解为若干个简单的模块，用函数进行实现 模块之间相对独立，通过参数进行调用 C语言中的函数 众多函数是平等的兄弟关系 函数main是第一个被执行的函数 函数之间通过调用结合在一起

3 学生成绩统计程序的层次结构图 学生成绩统计程序 成绩输入 数据计算 数据查找 输出成绩 计算学生平均分 计算课程平均分

4 一、函数是什么？ 函数是指完成一个特定工作的独立程序模块。 库函数：由C语言系统提供定义 自定义函数：需要用户自己定义
如scanf（）、printf（）等函数 自定义函数：需要用户自己定义 如计算圆柱体体积函数cylinder（） main()也是一个函数，C程序有且仅有一个main()

5 函数定义 /* 计算圆柱体体积 */ double cylinder (double r, double h) {
double result; /* 计算体积 */ result = * r * r * h; /* 返回结果 */ return result; }

6 二、函数的定义 函数类型 函数名（ 形式参数表 ） { 函数实现语句 } 函数类型：返回值的类型 形式参数表：
例如void、int、float，等等 如果返回类型不是void，必须使用return语句返回函数值 形式参数表： 类型1 参数名1，类型2 参数名1,…,类型n 参数名n 不能把cylinder的形式参数写作：double r, h double cylinder (double r, double h) { double result; result = * r * r * h; return result; }

7 指出函数类型、函数名、形参、函数头、函数体、返回值？
double cylinder (double r, double h) { double result; result = * r * r * h; return result; }

8 无结果的函数 函数也可以完成一系列操作步骤，不返回任何运算结果。 void 函数名（参数表） { 函数实现语句 }
void不可少，否则默认为int 可以没有return语句 可用return提前结束函数（一般是在分支语句中）

9 三、函数的调用 定义一个函数后，就可以在程序中调用这个函数 调用标准库函数时，在程序的最前面用 命令包含相应的头文件
#include 命令包含相应的头文件 调用自定义函数时，程序中必须有相应的函数定义。

10 函数调用的形式 函数名( 实际参数表 ) 实际参数表与形式参数表对应 返回结果的函数调用（使用返回值） 无返回结果的函数调用（完成操作）
可以是常量、变量、表达式 返回结果的函数调用（使用返回值） volume = cylinder(radius, height); printf("%f \n", cylinder(radius, height)); 无返回结果的函数调用（完成操作） pyramid(5);

11 函数调用的过程 计算机在执行程序时，从主函数main开始执行
如果遇到某个函数调用，主函数被暂停执行，转而执行相应的函数，该函数执行完后，将返回主函数。然后再从原先暂停的位置继续执行。 在函数中，如果执行完所有语句或者执行到return语句，那么将返回主函数

12 分析函数调用的过程 #include <stdio.h> int main( void ) { ……
volume = cylinder (radius, height ); } double cylinder (double r, double h) return result; /* 调用函数 */ /* 实参形参 */ /* 执行函数中的语句 */ /* 返回调用它的地方 */

13 函数调用的参数传递 函数定义时的参数被称为形式参数（简称形参） 函数调用时的参数被称为实际参数（简称实参） 实参形参
double cylinder (double r, double h)； 函数调用时的参数被称为实际参数（简称实参） volume = cylinder (radius, height); 实参形参 在参数传递过程中，实参把值复制给形参。 形参和实参一一对应 数量、类型、顺序 实参：常量、变量或表达式 形参：变量，用于接受实参传递过来的值

14 函数结果返回 函数结果返回的形式： 函数返回的两种情况 return 表达式； return (表达式)；
对于void类型的函数，表达式为空 函数返回的两种情况 完成运算，将结果返回给主调函数。 只是完成工作，无需返回结果给主调函数 函数类型为void。

15 [例5-3，P94] 判断奇偶数的函数 定义一个判断奇偶数的函数：当参数为偶数时返回1，否则返回0。 int even( int n )

16 [例5-3，P94] 判断奇偶数的函数 int even (int n) /* 函数首部 */ {
if( n % 2 == 0 ) /* 判别奇偶数 */ return 1; /* 偶数返回1 */ else return 0; /* 奇数返回0 */ } 如何调用该函数？ 例如： even( 3 ); if( even(x) ) printf("x is even\n");

17 函数原型声明 函数类型 函数名(参数表); 声明函数时，可省略形式参数的名字，因为无关紧要。 但是建议不要省略，增加可读性
即：函数定义中的第1行（函数首部），并以分号结束。 例如 double cylinder (double r, double h); void pyramid (int n); 声明函数时，可省略形式参数的名字，因为无关紧要。 double cylinder (double, double); void pyramid (int); 但是建议不要省略，增加可读性

18 函数原型声明 函数类型 函数名(参数表); 函数必须先定义后调用 函数定义可以出现在主调函数之后
将主调函数放在被调函数的后面，就像变量先定义后使用一样 函数定义可以出现在主调函数之后 需要在函数调用前，声明函数原型 说明函数的类型和参数的情况，以保证程序编译时能判断对该函数的调用是否正确。

19 四、函数应用 [例5-2] 定义一个函数判定一个整数的奇偶 int even( int n ) { if( n%2==0 )
return 1; else return 0; }

20 函数程序设计 [例5-3] 使用格里高利公式，求π的近似值。输入精度e，精确到最后一项的绝对值小于e。

21 定义函数funpi，求π的近似值 double funpi (double e) {
int denominator = 1, flag = 1; double item = 1, sum = 0; while (fabs (item) >= e) item = flag * 1.0 / denominator; sum = sum + item; flag = -flag; denominator = denominator + 2; } return sum * 4;

22 [例5-4, P94]源程序 #include <stdio.h> #include <math.h>
int main (void) { double error, pi; double funpi (double e); printf ("Enter error:"); scanf ("%lf", &error); pi = funpi (error); printf ("pi = %f\n", pi); return 0; } 建议将函数申明语句放在函数体外面 printf ("pi = %f\n", funpi(error));

23 [例5-5，P103]输出数字金字塔 1 2 2

24 [例5-5，103]数字金字塔源程序 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 void pyramid (int n)
2 2 void pyramid (int n) { int k, j; for( k = 1; k <= n; k++ ) for( j = 1; j <= n-k; j++ ) printf(" "); /* 空格 */ for( j = 1; j <= k; j++ ) printf("%d ", k); /* 数字 */ putchar ('\n'); /* 换行 */ } #include <stdio.h> int main (void) { void pyramid (int n); pyramid(5); return 0; }

25 怎么办？？？ [例5-6, P100]复数运算 输入两个复数的实部和虚部，采用函数计算它们的和与积。 复数的计算结果有两个：实部和虚部
但是，return语句只能返回一个计算结果 怎么办？？？

26 [例5-6, P100]复数运算源程序 定义全局变量保存和传递计算结果
#include <stdio.h> #include <math.h> float result_real, result_imag; /* 复数之和 */ void complex_add(float r1, float m1, float r2, float m2) { result_real = r1 + r2; result_imag = m1 + m2; } /* 复数之积 */ void complex_prod(float r1, float m1, float r2, float m2) result_real = r1*r2 - m1*m2; result_imag = r1*m2 + r2*m1; 定义全局变量保存和传递计算结果

27 [例5-6, P100]复数运算源程序 int main(void) { float real1, real2, imag1,imag2; …… /* 输入两个复数，此处略 */ complex_add(real1, imag1, real2, imag2); printf("addition of complex is %f+%fi\n", result_real, result_imag); complex_prod(real1, imag1, real2, imag2); printf("product of complex is %f+%fi\n", return 0; }

28 五、变量分类 全局变量 在函数外部定义的变量 从定义起，之后的函数都可以使用 作用范围广，使用方便
[例5-6]中的 result_real 和 result_imag 从定义起，之后的函数都可以使用 定义之前的函数不可以 作用范围广，使用方便 省去参数传递

29 全局变量 典型应用 避免滥用 软件运行的全局状态 公共资源 传递运算结果 所用范围广，缺点+优点， 不易管理、破坏程序的模块化
慎用、尽量少用

30 局部变量 函数内部的变量 局部变量 函数的形式参数 特殊的局部变量 函数调用时，用于接收的实际参数值 复合语句内部的变量

31 局部变量和全局变量 局部变量 全局变量 函数内部定义的变量（包括形参） 定义在复合语句内的变量 在所有函数外部定义的变量，不属于任何函数
作用范围：本函数内部 定义在复合语句内的变量 作用范围：复合语句内部 全局变量 在所有函数外部定义的变量，不属于任何函数 作用范围：从定义处到源文件结束（包括各函数）

32 [例5-7，P103] 局部变量和全局变量。 运行结果 4 7 在函数f内部，全局变量x被f的局部变量x屏蔽了
#include <stdio.h> int x; int f(); int main (void) { int a = 1; x = a; a = f(); int b = 2; b = a + b; x = x + b; } printf ("%d %d" , a, x); return 0; int f() int x = 4; return x; 运行结果 4 7 在函数f内部，全局变量x被f的局部变量x屏蔽了

33 变量作用范围示例 x=? a=? b=? x=1, a=2, b=3 b=? b没有定义 x=? b=? t=? a=?
int x=1; void main( ) { int a=2; …… int b=3; } f(); ……… int t=4 ; void f( ) int x=5, b=6; int a=7; 变量作用范围示例 x=? a=? b=? x=1, a=2, b=3 b=? b没有定义 x=? b=? t=? a=? x=5 b=6 t=4 a没定义

34 变量的生命周期 变量的生命周期 局部变量 全局变量：从程序执行开始，到程序的结束，存储单元始终存在
变量从分配存储单元开始，到被回收存储单元的过程 局部变量 函数调用时，定义变量，分配存储单元 函数调用结束，存储单元自动被收回 包括形式参数 全局变量：从程序执行开始，到程序的结束，存储单元始终存在

35 操作系统（例如Windows）、语言系统
变量的存储类型 自动型（auto） 普通的局部变量 静态型（static） 静态的局部变量 生命周期和全局变量一样 静态的全局变量 只能在本文件中使用 外部变量（extern） 全局变量，可跨文件使用 寄存器型（register） 存储在硬件寄存器中的变量 操作系统（例如Windows）、语言系统 程序区（代码） 主函数main、其他子函数等 数据区 静态 存储区 动态 全局变量 静态局部变量 主函数局部变量区 其他函数的 局部变量区

36 静态变量 static 类型名 变量表 作用范围 生命周期 静态变量的初值 保持不变 程序开始执行直到程序结束 等同于全局变量
定义的时候给初值 否则，缺省为0（每一个bit都是0）

37 [例5-9] 静态变量示例：计算1-n的阶乘 #include <stdio.h> double fact_s( int );
int main( void ) { int i, n; printf("Input n: "); scanf("%d", &n); for( i=0; i<n; i++ ) printf("%3d!=%.0f\n", i, fact_s(i)); return 0; } double fact_s(int n) static double f = 1; f = f * n; return f; 静态变量的初值为1 静态变量会记住前一次调用时的值

38 本章要点 函数定义、声明、调用 函数参数，参数传递 变量的分类、生命周期、存储类型 局部变量、全局变量、静态变量
全局变量优缺点，静态变量的特性