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第7章 函 数 7.1 函数的定义与调用 7.2 函数的嵌套调用与递归调用 7.3 数组作为函数参数 7.4 内部变量与外部变量
第7章 函 数 C语言是通过函数来实现模块化程序设计的。所以较大的C语言应用程序,往往是由多个函数组成的,每个函数分别对应各自的功能模块。 7.1 函数的定义与调用 7.2 函数的嵌套调用与递归调用 7.3 数组作为函数参数 7.4 内部变量与外部变量 7.5 内部函数与外部函数 7.6 变量的动态存储与静态存储 [Return]
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7.1 函数的定义与调用 [Return] 7.1.1 函数的定义 7.1.2 函数的返回值与函数类型
7.1 函数的定义与调用 函数的定义 函数的返回值与函数类型 对被调用函数的说明和函数原型 函数的调用 函数的形参与实参 [Return]
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函数的定义 1.任何函数(包括主函数main())都是由函数说明和函数体两部分组成。根据函数是否需要参数,可将函数分为无参函数和有参函数两种。 (1)无参函数的一般形式 函数类型 函数名( void ) { 说明语句部分; 可执行语句部分; } 注意:在旧标准中,函数可以缺省参数表。但在新标准中,函数不可缺省参数表;如果不需要参数,则用“void”表示,主函数main()例外。
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有参函数比无参函数多了一个参数表。调用有参函数时,调用函数将赋予这些参数实际的值。
(2)有参函数的一般形式 函数类型 函数名( 数据类型 参数[,数据类型 参数2……] ) { 说明语句部分; 可执行语句部分; } 有参函数比无参函数多了一个参数表。调用有参函数时,调用函数将赋予这些参数实际的值。 为了与调用函数提供的实际参数区别开,将函数定义中的参数表称为形式参数表,简称形参表。
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[案例7.1] 定义一个函数,用于求两个数中的大数。
/*案例代码文件名:AL7_1.C*/ /*功能:定义一个求较大数的函数并在主函数中调用*/ int max(int n1, int n2) /*定义一个函数max()*/ { return (n1>n2?n1:n2); } main() { int max(int n1, int n2); /*函数说明*/ int num1,num2; printf("input two numbers:\n"); scanf("%d%d", &num1, &num2); printf("max=%d\n", max(num1,num2)); getch(); /*使程序暂停,按任一键继续*/ [程序演示]
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[Return] 2.说明 (1)函数定义不允许嵌套。
在C语言中,所有函数(包括主函数main())都是平行的。一个函数的定义,可以放在程序中的任意位置,主函数main()之前或之后。但在一个函数的函数体内,不能再定义另一个函数,即不能嵌套定义。 (2)空函数──既无参数、函数体又为空的函数。其一般形式为: [函数类型] 函数名(void) { } (3)在老版本C语言中,参数类型说明允许放在函数说明部分的第2行单独指定。 [Return]
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7.1.2 函数的返回值与函数类型 1.函数返回值与return语句 有参函数的返回值,是通过函数中的return语句来获得的。
函数的返回值与函数类型 C语言的函数兼有其它语言中的函数和过程两种功能,从这个角度看,又可把函数分为有返回值函数和无返回值函数两种。 1.函数返回值与return语句 有参函数的返回值,是通过函数中的return语句来获得的。 (1)return语句的一般格式: return ( 返回值表达式 ); (2)return语句的功能:返回调用函数,并将“返回值表达式”的值带给调用函数。 注意:调用函数中无return语句,并不是不返回一个值,而是一个不确定的值。为了明确表示不返回值,可以用“void”定义成“无(空)类型”。
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[Return] 2.函数类型 在定义函数时,对函数类型的说明,应与return语句中、返回值表达式的类型一致。
如果不一致,则以函数类型为准。如果缺省函数类型,则系统一律按整型处理。 良好的程序设计习惯:为了使程序具有良好的可读性并减少出错,凡不要求返回值的函数都应定义为空类型;即使函数类型为整型,也不使用系统的缺省处理。 [Return]
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函数类型 函数名(数据类型[ 参数名][, 数据类型[ 参数名2]…]);
对被调用函数的说明和函数原型 在ANSI C新标准中,采用函数原型方式,对被调用函数进行说明,其一般格式如下: 函数类型 函数名(数据类型[ 参数名][, 数据类型[ 参数名2]…]); C语言同时又规定,在以下2种情况下,可以省去对被调用函数的说明: (1)当被调用函数的函数定义出现在调用函数之前时。因为在调用之前,编译系统已经知道了被调用函数的函数类型、参数个数、类型和顺序。 (2)如果在所有函数定义之前,在函数外部(例如文件开始处)预先对各个函数进行了说明,则在调用函数中可缺省对被调用函数的说明。 [Return]
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7.1.4 函数的调用 在程序中,是通过对函数的调用来执行函数体的,其过程与其它语言的子程序调用相似。
函数的调用 在程序中,是通过对函数的调用来执行函数体的,其过程与其它语言的子程序调用相似。 C语言中,函数调用的一般形式为: 函数名([实际参数表]) 切记:实参的个数、类型和顺序,应该与被调用函数所要求的参数个数、类型和顺序一致,才能正确地进行数据传递。 在C语言中,可以用以下几种方式调用函数: (1)函数表达式。函数作为表达式的一项,出现在表达式中,以函数返回值参与表达式的运算。这种方式要求函数是有返回值的。 (2)函数语句。C语言中的函数可以只进行某些操作而不返回函数值,这时的函数调用可作为一条独立的语句。 (3)函数实参。函数作为另一个函数调用的实际参数出现。这种情况是把该函数的返回值作为实参进行传送,因此要求该函数必须是有返回值的。
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[Return] 说明: (1)调用函数时,函数名称必须与具有该功能的自定义函数名称完全一致。
(2)实参在类型上按顺序与形参,必须一一对应和匹配。如果类型不匹配,C编译程序将按赋值兼容的规则进行转换。如果实参和形参的类型不赋值兼容,通常并不给出出错信息,且程序仍然继续执行,只是得不到正确的结果。 (3)如果实参表中包括多个参数,对实参的求值顺序随系统而异。有的系统按自左向右顺序求实参的值,有的系统则相反。Turbo C和MS C是按自右向左的顺序进行的 。 [Return]
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7.1.5 函数的形参与实参 函数的参数分为形参和实参两种,作用是实现数据传送。
函数的形参与实参 函数的参数分为形参和实参两种,作用是实现数据传送。 形参出现在函数定义中,只能在该函数体内使用。发生函数调用时,调用函数把实参的值复制1份,传送给被调用函数的形参,从而实现调用函数向被调用函数的数据传送。 [案例7.3] 实参对形参的数据传递。 /*实参对形参的数据传递。*/ /*案例代码文件名:AL7_3.C*/
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void main() { void s(int n); /*说明函数*/ int n=100; /*定义实参n,并初始化*/ s(n); /*调用函数*/ printf("n_s=%d\n",n); /*输出调用后实参的值,便于进行比较*/ getch(); } /* */ void s(int n) { int i; printf("n_x=%d\n",n); /*输出改变前形参的值*/ for(i=n-1; i>=1; i--) n=n+i; /*改变形参的值*/ printf("n_x=%d\n",n); /*输出改变后形参的值*/ [程序演示]
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说明: (1)实参可以是常量、变量、表达式、函数等。无论实参是何种类型的量,在进行函数调用时,它们都必须具有确定的值,以便把这些值传送给形参。 因此,应预先用赋值、输入等办法,使实参获得确定的值。 (2)形参变量只有在被调用时,才分配内存单元;调用结束时,即刻释放所分配的内存单元。 因此,形参只有在该函数内有效。调用结束,返回调用函数后,则不能再使用该形参变量。 (3)实参对形参的数据传送是单向的,即只能把实参的值传送给形参,而不能把形参的值反向地传送给实参。 (4)实参和形参占用不同的内存单元,即使同名也互不影响。 [Return]
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7.2 函数的嵌套调用和递归调用 函数的嵌套调用 函数的嵌套调用是指,在执行被调用函数时,被调用函数又调用了其它函数。这与其它语言的子程序嵌套调用的情形是类似的,其关系可表示如图7-1。
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[案例7.4] 计算s=1k+2k+3k+……+N k /*案例代码文件名:AL7_4.C*/ /*功能:函数的嵌套调用*/ #define K 4 #define N 5 long f1(int n,int k) /*计算n的k次方*/ { long power=n; int i; for(i=1;i<k;i++) power *= n; return power; }
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long f2(int n,int k) /*计算1到n的k次方之累加和*/
{ long sum=0; int i; for(i=1;i<=n;i++) sum += f1(i, k); return sum; } main() { printf("Sum of %d powers of integers from 1 to %d = ",K,N); printf("%d\n",f2(N,K)); getch(); [程序演示]
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函数的递归调用 函数的递归调用是指,一个函数在它的函数体内,直接或间接地调用它自身。 C语言允许函数的递归调用。在递归调用中,调用函数又是被调用函数,执行递归函数将反复调用其自身。每调用一次就进入新的一层。 为了防止递归调用无终止地进行,必须在函数内有终止递归调用的手段。常用的办法是加条件判断,满足某种条件后就不再作递归调用,然后逐层返回。
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/*功能:通过函数的递归调用计算阶乘*/ long power(int n) { long f;
/*案例代码文件名:AL7_5.C*/ /*功能:通过函数的递归调用计算阶乘*/ long power(int n) { long f; if(n>1) f=power(n-1)*n; else f=1; return(f); }
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main() { int n; long y; printf("input a inteager number:\n"); scanf("%d",&n); y=power(n); printf("%d!=%ld\n",n,y); getch(); } [程序演示] [Return]
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7.3 数组作为函数参数 数组用作函数参数有两种形式:一种是把数组元素(又称下标变量)作为实参使用;另一种是把数组名作为函数的形参和实参使用。 数组元素作为函数参数 数组名作为函数的形参和实参 [Return]
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数组元素作为函数参数 数组元素就是下标变量,它与普通变量并无区别。数组元素只能用作函数实参,其用法与普通变量完全相同:在发生函数调用时,把数组元素的值传送给形参,实现单向值传送。 [案例7.6] 写一函数,统计字符串中字母的个数。 /*案例代码文件名:AL7_6.C*/ /*功能:数组元素作为函数实参*/ int isalp(char c) { if (c>='a'&&c<='z'||c>='A'&&c<='Z') return(1); else return(0); }
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main() { int i,num=0; char str[255]; printf("Input a string: "); gets(str); for(i=0;str[i]!='\0';i++) if (isalp(str[i])) num++; puts(str); printf("num=%d\n",num); getch(); } [程序演示]
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说明: (1)用数组元素作实参时,只要数组类型和函数的形参类型一致即可,并不要求函数的形参也是下标变量。换句话说,对数组元素的处理是按普通变量对待的。 (2)在普通变量或下标变量作函数参数时,形参变量和实参变量是由编译系统分配的两个不同的内存单元。在函数调用时发生的值传送,是把实参变量的值赋予形参变量。 [Return]
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7.3.2 数组名作为函数的形参和实参 数组名作函数参数时,既可以作形参,也可以作实参。
数组名作为函数的形参和实参 数组名作函数参数时,既可以作形参,也可以作实参。 数组名作函数参数时,要求形参和相对应的实参都必须是类型相同的数组(或指向数组的指针变量),都必须有明确的数组说明 [案例7.7] 已知某个学生5门课程的成绩,求平均成绩。 /*案例代码文件名:AL7_7.C*/ float aver(float a[ ]) /*求平均值函数*/ { int i; float av,s=a[0]; for(i=1;i<5;i++) s += a[i]; av=s/5; return av; }
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void main() { float sco[5],av; int i; printf("\ninput 5 scores:\n"); for(i=0;i<5;i++) scanf("%f",&sco[i]); av=aver(sco); /*调用函数,实参为一数组名*/ printf("average score is %5.2f\n",av); getch(); } [程序演示]
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说明: (1)用数组名作函数参数,应该在调用函数和被调用函数中分别定义数组,且数据类型必须一致,否则结果将出错。例如,在本案例中,形参数组为a[],实参数组为sco[],它们的数据类型相同。 (2)C编译系统对形参数组大小不作检查,所以形参数组可以不指定大小。例如,本案例中的形参数组a[]。 如果指定形参数组的大小,则实参数组的大小必须大于等于形参数组,否则因形参数组的部分元素没有确定值而导致计算结果错误。 [Return]
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7.4 内部变量与外部变量 C语言中所有的变量都有自己的作用域。变量说明的位置不同,其作用域也不同,据此将C语言中的变量分为内部变量和外部变量。 内部变量 外部变量 [Return]
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7.4.1 内部变量 在一个函数内部说明的变量是内部变量,它只在该函数范围内有效。
内部变量 在一个函数内部说明的变量是内部变量,它只在该函数范围内有效。 也就是说,只有在包含变量说明的函数内部,才能使用被说明的变量,在此函数之外就不能使用这些变量了。所以内部变量也称“局部变量”。
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例如: int f1(int a) /*函数f1*/ { int b,c; …… } /*a,b,c作用域:仅限于函数f1()中*/ int f2(int x) /*函数f2*/ { int y,z; } /*x,y,z作用域:仅限于函数f2()中*/ main() { int m,n; } /*m,n作用域:仅限于函数main()中*/
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[Return] 关于局部变量的作用域还要说明以下几点:
1.主函数main()中定义的内部变量,也只能在主函数中使用,其它函数不能使用。同时,主函数中也不能使用其它函数中定义的内部变量。因为主函数也是一个函数,与其它函数是平行关系。这一点是与其它语言不同的,应予以注意。 2.形参变量也是内部变量,属于被调用函数;实参变量,则是调用函数的内部变量。 3.允许在不同的函数中使用相同的变量名,它们代表不同的对象,分配不同的单元,互不干扰,也不会发生混淆。 4.在复合语句中也可定义变量,其作用域只在复合语句范围内。 [Return]
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7.4.2 外部变量 在函数外部定义的变量称为外部变量。以此类推,在函数外部定义的数组就称为外部数组。
外部变量 在函数外部定义的变量称为外部变量。以此类推,在函数外部定义的数组就称为外部数组。 外部变量不属于任何一个函数,其作用域是:从外部变量的定义位置开始,到本文件结束为止。 外部变量可被作用域内的所有函数直接引用,所以外部变量又称全局变量。
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[案例7.9] 输入长方体的长(l)、宽(w)、高(h),求长方体体积及正、侧、顶三个面的面积。
/*案例代码文件名:AL7_9.C*/ /*功能:利用全局变量计算长方体的体积及三个面的面积*/ int s1,s2,s3; int vs(int a,int b,int c) { int v; v=a*b*c; s1=a*b; s2=b*c; s3=a*c; return v; } main() {int v,l,w,h; clrscr(); printf("\ninput length,width and height: "); scanf("%d%d%d",&l,&w,&h); v=vs(l,w,h); printf("v=%d s1=%d s2=%d s3=%d\n",v,s1,s2,s3); getch(); } [程序演示]
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对于全局变量还有以下几点说明: (1)外部变量可加强函数模块之间的数据联系,但又使这些函数依赖这些外部变量,因而使得这些函数的独立性降低。 从模块化程序设计的观点来看这是不利的,因此不是非用不可时,不要使用外部变量。 (2)在同一源文件中,允许外部变量和内部变量同名。在内部变量的作用域内,外部变量将被屏蔽而不起作用。 (3)外部变量的作用域是从定义点到本文件结束。如果定义点之前的函数需要引用这些外部变量时,需要在函数内对被引用的外部变量进行说明。外部变量说明的一般形式为: extern 数据类型 外部变量[,外部变量2……]; 注意:外部变量的定义和外部变量的说明是两回事。外部变量的定义,必须在所有的函数之外,且只能定义一次。而外部变量的说明,出现在要使用该外部变量的函数内,而且可以出现多次。
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[Return] [案例7.10] 外部变量的定义与说明。 /*案例代码文件名:AL7_10.C*/
[案例7.10] 外部变量的定义与说明。 /*案例代码文件名:AL7_10.C*/ int vs(int xl,int xw) { extern int xh; /*外部变量xh的说明*/ int v; v=xl*xw*xh; /*直接使用外部变量xh的值*/ return v; } main() { extern int xw,xh; /*外部变量的说明*/ int xl=5; /*内部变量的定义*/ printf("xl=%d,xw=%d,xh=%d\nv=%d",xl,xw,xh,vs(xl,xw)); int xl=3,xw=4,xh=5; /*外部变量xl、xw、xh的定义*/ [程序演示] [Return]
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7.5 内部函数和外部函数 当一个源程序由多个源文件组成时,C语言根据函数能否被其它源文件中的函数调用,将函数分为内部函数和外部函数。 内部函数(又称静态函数) 外部函数 多个源程序文件的编译和连接 [Return]
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[Return] 7.5.1 内部函数(又称静态函数)
内部函数(又称静态函数) 如果在一个源文件中定义的函数,只能被本文件中的函数调用,而不能被同一程序其它文件中的函数调用,这种函数称为内部函数。 定义一个内部函数,只需在函数类型前再加一个“static”关键字即可,如下所示: static 函数类型 函数名(函数参数表) {……} 关键字“static”,译成中文就是“静态的”,所以内部函数又称静态函数。但此处“static”的含义不是指存储方式,而是指对函数的作用域仅局限于本文件。 使用内部函数的好处是:不同的人编写不同的函数时,不用担心自己定义的函数,是否会与其它文件中的函数同名,因为同名也没有关系。 [Return]
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7.5.2 外部函数 外部函数的定义:在定义函数时,如果没有加关键字“static”,或冠以关键字“extern”,表示此函数是外部函数:
外部函数 外部函数的定义:在定义函数时,如果没有加关键字“static”,或冠以关键字“extern”,表示此函数是外部函数: [extern] 函数类型 函数名(函数参数表) {……} 调用外部函数时,需要对其进行说明: [extern] 函数类型 函数名(参数类型表)[,函数名2(参数类型表2)……]; [案例7.11] 外部函数应用。 (1)文件mainf.c main() { extern void input(…),process(…),output(…); input(…); process(…); output(…); }
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[Return] (2)文件subf1.c …… extern void input(……) /*定义外部函数*/ {……}
extern void process(……) /*定义外部函数*/ (4)文件subf3.c extern void output(……) /*定义外部函数*/ [Return]
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多个源程序文件的编译和连接 (1)一般过程 编辑各源文件 → 创建Project(项目)文件 → 设置项目名称 → 编译、连接,运行,查看结果。 (2)创建Project(项目)文件 用编辑源文件相同的方法,创建一个扩展名为.PRJ的项目文件:该文件中仅包括将被编译、连接的各源文件名,一行一个,其扩展名.C可以缺省;文件名的顺序,仅影响编译的顺序,与运行无关。 注意:如果有某个(些)源文件不在当前目录下,则应在文件名前冠以路径。
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打开菜单,选取Project/Project name,输入项目文件名即可。
(3)设置项目名称 打开菜单,选取Project/Project name,输入项目文件名即可。 (4)编译、连接,运行,查看结果 与单个源文件相同。编译产生的目标文件,以及连接产生的可执行文件,它们的主文件名,均与项目文件的主文件名相同。 注意:当前项目文件调试完毕后,应选取Project/Clear project,将其项目名称从“Project name”中清除(清除后为空)。否则,编译、连接和运行的,始终是该项目文件!
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(5)关于错误跟踪 缺省时,仅跟踪当前一个源程序文件。如果希望自动跟踪项目中的所有源文件,则应将Options/Environment/Message Tracking开关置为“All files ”:连续按回车键,直至“All files”出现为止。此时,滚动消息窗口中的错误信息时,系统会自动加载相应的源文件到编辑窗口中。 也可关闭跟踪(将“Message Tracking”置为“Off”)。此时,只要定位于感兴趣的错误信息上,然后回车,系统也会自动将相应源文件加载到编辑窗口中。 [Return]
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7.6 变量的动态存储与静态存储简介 [Return]
7.6 变量的动态存储与静态存储简介 在C语言中,对变量的存储类型说明有以下四种:自动变量(auto)、寄存器变量(register)、外部变量(extern)、静态变量(static)。自动变量和寄存器变量属于动态存储方式,外部变量和静态内部变量属于静态存储方式。 内部变量的存储方式 外部变量的存储方式 [Return]
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7.6.1 内部变量的存储方式 1.静态存储──静态内部变量 (1)定义格式: static 数据类型 内部变量表; (2)存储特点
内部变量的存储方式 1.静态存储──静态内部变量 (1)定义格式: static 数据类型 内部变量表; (2)存储特点 1)静态内部变量属于静态存储。在程序执行过程中,即使所在函数调用结束也不释放。换句话说,在程序执行期间,静态内部变量始终存在,但其它函数是不能引用它们的。 2)定义但不初始化,则自动赋以"0"(整型和实型)或'\0'(字符型);且每次调用它们所在的函数时,不再重新赋初值,只是保留上次调用结束时的值! (3)何时使用静态内部变量 1)需要保留函数上一次调用结束时的值。 2)变量只被引用而不改变其值。
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2.动态存储──自动局部变量(又称自动变量)
(1)定义格式:[auto] 数据类型 变量表; (2)存储特点 1)自动变量属于动态存储方式。在函数中定义的自动变量,只在该函数内有效;函数被调用时分配存储空间,调用结束就释放。 在复合语句中定义的自动变量,只在该复合语句中有效;退出复合语句后,也不能再使用,否则将引起错误。 2)定义而不初始化,则其值是不确定的。如果初始化,则赋初值操作是在调用时进行的,且每次调用都要重新赋一次初值。 3)由于自动变量的作用域和生存期,都局限于定义它的个体内(函数或复合语句),因此不同的个体中允许使用同名的变量而不会混淆。即使在函数内定义的自动变量,也可与该函数内部的复合语句中定义的自动变量同名。 建议:系统不会混淆,并不意味着人也不会混淆,所以尽量少用同名自动变量!
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[案例7.13]自动变量与静态局部变量的存储特性。
/*案例代码文件名:AL7_13.C*/ void auto_static(void) { int var_auto=0; /*自动变量:每次调用都重新初始化*/ static int var_static=0; /*静态局部变量:只初始化1次*/ printf(“var_auto=%d, var_static=%d\n”, var_auto, var_static); ++var_auto; ++var_static; } main() { int i; for(i=0; i<5; i++) auto_static(); } [程序演示]
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3.寄存器存储──寄存器变量 一般情况下,变量的值都是存储在内存中的。为提高执行效率,C语言允许将局部变量的值存放到寄存器中,这种变量就称为寄存器变量。定义格式如下: register 数据类型 变量表; (1)只有局部变量才能定义成寄存器变量,即全局变量不行。 (2)对寄存器变量的实际处理,随系统而异。例如,微机上的MSC和TC 将寄存器变量实际当作自动变量处理。 (3)允许使用的寄存器数目是有限的,不能定义任意多个寄存器变量。 [Return]
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7.6.2 外部变量的存储方式 外部变量属于静态存储方式: (1)静态外部变量──只允许被本源文件中的函数引用
外部变量的存储方式 外部变量属于静态存储方式: (1)静态外部变量──只允许被本源文件中的函数引用 其定义格式为: static 数据类型 外部变量表; (2)非静态外部变量──允许被其它源文件中的函数引用 定义时缺省static关键字的外部变量,即为非静态外部变量。其它源文件中的函数,引用非静态外部变量时,需要在引用函数所在的源文件中进行说明: extern 数据类型 外部变量表; 注意:在函数内的extern变量说明,表示引用本源文件中的外部变量!而函数外(通常在文件开头)的extern变量说明,表示引用其它文件中的外部变量。
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静态局部变量和静态外部变量同属静态存储方式,但两者区别较大:
(1)定义的位置不同。静态局部变量在函数内定义,静态外部变量在函数外定义。 (2)作用域不同。静态局部变量属于内部变量,其作用域仅限于定义它的函数内;虽然生存期为整个源程序,但其它函数是不能使用它的。 静态外部变量在函数外定义,其作用域为定义它的源文件内;生存期为整个源程序,但其它源文件中的函数也是不能使用它的。 (3)初始化处理不同。静态局部变量,仅在第1次调用它所在的函数时被初始化,当再次调用定义它的函数时,不再初始化,而是保留上1次调用结束时的值。而静态外部变量是在函数外定义的,不存在静态内部变量的“重复”初始化问题,其当前值由最近1次给它赋值的操作决定。
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务必牢记:把局部变量改变为静态内部变量后,改变了它的存储方式,即改变了它的生存期。把外部变量改变为静态外部变量后,改变了它的作用域,限制了它的使用范围。因此,关键字“static”在不同的地方所起的作用是不同的。 [Return]
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