c编程自定义函数.ppt

1,第2-4讲 自定义函数,函数的基本知识 函数的定义 函数的参数 函数的返回值 函数的调用 函数调用的一般形式 调用的方式 嵌套调用 递归调用 函数与数组 局部变量和全局变量 变量的动态存储方式和静态存储方式,2,4.1 概述,C语言函数分为两类： 库函数 scanf printf sqrt cos strcmp 自定义函数 main 每个程序必须有一个main函数 表明程序运行的起始点 只用一个main编程，可能使程序太大、太复杂 例4-1，输出如图所示内容：,3,4,在面向过程的程序设计中，一个较为复杂的程序一般通过模块化，分解成主模块与若干子模块的组合，即一个主函数与若干子函数。 “分”的优点： 便于自上而下的模块化编程； 通过在适当的地方使用函数，可以减短源程序的长度； 更容易定位和隔离有错误的函数，便于进一步的检查； 函数可以被其他多个程序使用。 模块化程序设计 可以把大型程序组织成小而独立的程序段（模块），它们单独命名，是单个的可调用的程序单元。 在C语言中，每个模块就是一个函数，负责完成单个任务。 C语言程序一般都由许多小的函数组成。,5,模块化程序设计的特征： 每个模块只做一件事情。 模块之间的通信只允许通过调用模块来实现。 某个模块只能被更高一级的模块调用。 如果不存在调用与被调用关系，模块之间是不能直接通信的。 所有模块都是使用控制结构设计成单入口、单出口的系统。,6,例4-2，将例4-1中重复执行的部分改写成函数,/ 函数声明（原型）,/ 函数调用,/ 函数定义（函数体）,函数派生数据类型 函数名标识符 函数具有与之相关的类型 使用之前，函数名及其类型必须已经声明和定义。,7,多函数程序 函数就是含有执行某个特定任务的代码块。 函数一旦设计和封装后，就可以看作是一个“黑盒子”，它从主程序中获得一些数据，并返回一个值。 函数操作的内部细节对程序的其他部分是不可见的。 程序所知道的函数就是：输入什么数据以及输出什么数据。 每个C程序至少包含一个函数，即main函数（主函数）。由主函数调用其它函数，其它函数也可以互相调用。同一个函数可以被一个或多个函数调用任意多次。 一个程序可以保存在一个或多个源文件中。各个文件可以单独编译，并可以与库中已编译过的函数一起加载。,8,4.2 函数的基本知识,一、函数的定义 包括以下元素 函数名 函数类型 参数列表 局部变量声明 函数语句 返回语句,函数头,函数体,9,函数定义的一般格式： 函数类型 函数名（形式参数列表）/函数头，末尾没有； 局部变量声明； 语句1; 语句2; return 语句； 函数类型，即函数带回来的值的类型。 缺省为int。 如不返回任何值，则函数类型应指定为void（也是C的基本类型之一）,10,形参，以接收从调用函数发送来的数据。 形参列表包含了变量的声明，变量之间用逗号分隔开；一般格式为： type1 name1, type2 name2, , type n name n 其中： type1 , type2 , type n 是类型标识符，表示形参的类型； name1, name2, , name n 是形参名。 float quadratic(int a, int b, intc) double power(double x, int n) float mul(float x, float y) int sum(int a, int b) int sum(int a, b) ×错 形参可以没有，即“无参函数”。可以在参数列表的括号中使用关键字void void PrintLine(void) 函数在没被调用时，形参只是一个符号。只有函数在被调用时，才由主调函数将实际参数（实参）赋予形参。,11,函数体，包含了函数声明及完成任务所需的语句。依次为： 1) 局部变量，即本函数所需的变量； 2) 完成函数任务的语句； 3) return 语句，返回函数所得的值。 不返回函数值可以省略return语句，但要注意把函数的返回类型声明为void。 函数体可以为空，即“空函数”。此函数不作任何工作，没有任何实际作业。（可先占位，再补充） 几种典型的示例：,12,13,函数的类型和返回值 函数的返回值类型应当属于某个确定的类型。如果在定义函数时不指定函数类型，系统会隐含指定函数类型为int，函数结束也需返回一个int型值。 函数的返回值由 return 语句给出。 return（表达式）； 或 return 表达式； 如果函数没有返回值，函数名前的类型标识符为void，return 语句可省略不写。 如果return中的值与函数值的类型不一致，则以函数类型为准。即在返回时先作隐含的类型转换，然后再返回。,/ 3.5 被转换成 3 后返回给主函数,14,例4-3，编写一个函数用于获取三个整数的最大值。,15,二、函数的调用 函数的调用一般格式： 函数名 （实参列表）； 实参列表中的参数应与函数原型中形参的个数相同、类型相符 一一对应。 主调函数向被调函数以值传递的方式传递。,16,17,函数调用的执行过程,18,函数调用的方式 函数调用可以作为一条语句出现，这时函数可以没有返回值。 PrintLine(); 函数调用也可以出现在表达式中，这时必须有一个明确的返回值。 a=mul(10,5); printf(“%dn“, mul(a, b) ); If( mul(m, n) total ) printf(“Large“); 函数不能用在赋值语句的左边。 mul(a, b) 15； × 错,19,函数的嵌套调用 C语言 不允许函数嵌套定义，即：在函数定义中再定义一个函数是非法的。 C语言的函数定义都是互相平行、独立的。 C语言可以嵌套调用函数，即在调用函数的过程中，又调用另一个函数。,调fun( ),20,例4-4，用函数实现,21,三、函数的声明（函数原型） 返回类型 函数名（形式参数表）； 函数原型是一条程序语句，必须以分号结束。 C程序中的所有函数在使用之前都必须声明，即先声明后使用。如果被调函数的定义出现在主调函数之前，可以不必声明。 函数原型声明可在所有函数（包括main）之前。全局原型，该函数对程序中的所有函数都是可用的。 函数原型声明位于某函数定义之中。局部原型，该函数主要是被包含它们的函数使用。 标准库函数的函数原型都在头文件中提供，可用 # include 包含这些原型文件。 函数原型和函数定义在返回类型、函数名和参数表上必须完全一致。 函数原型的参数表可不必包含参数名称，而只要包含参数类型即可。,例如： int max(int, int,int); 等价于：int max(int a, int b,int c);,22,例4-5，随机函数rand 和srand的使用 rand()，返回一个0RAND_MAX(32767)之间的随机整数。 RAND_MAX和rand定义在头文件stdlib.h中 计算机产生的是一个伪随机数，即这个随机数序列有一个长度，会出现重复 用srand(int seed)，其参数称为随机数序列种子。即不同的伪随机数序列种子，可以得到不同的伪随机数序列。一般采用系统时间作为随机数序列种子，例如： srand(unsigned int) time(NULL);,23,24,4.3 函数的类型,根据是否有参数，是否有返回值，可以将函数分为以下几种类型： 类型1：无参数、无返回值的函数。 类型2：有参数、无返回值的函数。 类型3：有参数、有返回值的函数。 类型4：无参数、有返回值的函数。,25,一、无参数、无返回值的函数 当函数没有参数时，不用从调用函数接收任何数据。同样，它也不返回值，调用函数不会从被调用函数中接收任何数据。,26,例4-6，请编写一个含有多个函数的程序，这些函数之间不进行任何数据通信。,27,28,二、有参数、无返回值的函数 调用函数和被调用函数之间的数据通信情况：,29,实参和形参在数量、类型和顺序上必须匹配。实参的值被逐个赋给形参,30,必须保证函数调用有匹配的参数。 实参形参，多余的实参将被丢弃； 实参形参，未匹配的形参将被初始化为垃圾值； 数据类型的任何不匹配情况都将导致传递垃圾值。 形参必须是有效的变量名，而实参可以是变量名、表达式或常量 实参到形参的传递实现的是值的传递。被调函数中发生的一切不会影响到实参中的变量。 例4-7，修改例4-6，使得在调用函数中包含参数。 void PrintLine(char ch); void value(float p, float r, int n);,31,32,33,三、有参数、有返回值的函数 为确保程序间更高的可移植性，函数编码中往往不包含任何I/O操作。 调用函数与被调用函数之间具有双向通信。,34,例4-8，修改例4-7中的value函数，使其能将计算的sum值返回给main函数，由main函数按要求实现输出。同时扩展PrintLine函数，可将显示字符的长度作为参数传递。,35,36,四、无参数但有一个返回值的函数 例4-9，设计一个与getchar 类似的函数来获取一个整数。,37,4.4 函数调用时参数的传递,在函数未被调用时，函数的形参并不占有实际的内存空间，也没有实际的值。 只有在函数被调用时才为形参分配存储单元，并将实参与形参结合。 实参类型必须与形参相符。 函数的参数传递指的就是形参与实参结合的过程。 一、值调用 传值调用 直接将实参的值传递给形参。 单向传递。 形参的改变不会影响到实参。,38,例4-10，传值调用，将两个数的值换位。,39,执行主函数中的函数调用语句：swap(x,y);,在swap 子函数中：,temp = a;,a = b;,b = temp;,返回主函数后：,40,例4-11，从键盘上输入字符，要求输入字符为0-9十个数字。,41,二、 数组作为函数参数 数组元素可以作为调用函数时的实参，用法同单个变量，是单向传递 数组名做函数的参数 函数调用时只需传递数组名。 在函数定义中，形参的类型必须与实参数组的相同，数组的大小不必指定。 函数原型中的参数也必须定义为一个数组。 例4-12：调用一个函数求数组元素之和,42,43,44,例4-13, 请编写一个程序，使用一个函数来把有10个整数元素的数组按升序排列,45,46,例4-14：调用一个函数求二维数组元素的最大值,47,例4-15：矩阵乘法,48,49,50,三、结构体作为函数的参数 分别传递各个结构成员 像普通变量一样来处理； 如果结构很大，该方法就变得难以控制，效率也不高。 传递整个结构 将整个结构的副本传递给被调函数，函数对结构成员的任何修改都不会影响实参。,51,例，编写几个对点和矩形操作的函数。 定义点的结构类型 定义矩形的结构类型,52,1. 定义函数makepoint，它带有两个整型参数，并返回一个point类型的结构,53,2. addpoint函数：将两个点相加,54,注意要点： 当函数的参数是一个结构类型时，主调、被调函数中相对应的实参、形参必须为相同的结构类型。 当函数的返回值是一个结构时，必须将返回值赋给调用函数中的相同类型的结构变量。 和其它类型的参数一样，结构类型的参数也是通过“值”传递的。 例4-16，以将3个学生按成绩由高到低排序为例,55,56,4.5 函数的递归调用,函数可以直接或间接地调用自身，称为递归调用。 直接调用： 间接调用：,void fun1(void) fun1( ); / 调用fun1自身 ,57,递归的条件 1）须有完成函数任务的语句。 2）有一个确定是否能避免无限的递归调用的测试。 3）一个递归调用语句。该语句的参数应该逐渐逼近不满足条件，以致最后断绝递归。 4）先测试，后递归调用。,#include void count(int val) / 递归函数可以没有返回值 if (val 1) count(val -1); printf(“ok:“, val); / 显示：“ok：整数值” printf(“n“); ,58,例4-17，有5个人坐在一起，问第5个人多少岁？他说比第4个人大2岁。问第4个人岁数，他说比第3个人大2岁。问第3个人岁数，他又说比第2个人大2岁。问第2个人岁数，他说比第1个人大2岁。最后问第1个人，他说是10岁。请问第5个人多大？ “推理” age(5) = age(4) + 2 age(4) = age(3) + 2 age(3) = age(2) + 2 age(2) = age(1) + 2 age(1) = 1 “总结” 由此计算出各年龄,59,递归的过程： 第一阶段：回归。 第二阶段：递推。,60,例4-18， 计算n! 以5!为例，求值过程：5!5*4*3*2*15*(4!),61,62,63,例4-19：汉诺塔问题 有三根针A ，B，C。A针上有n个盘子，盘子大小不等，大的在下，小的在上，如图示。要求把这n个盘子从A针移到C针，在移动过程中可以借助B针，每次只允许移动一个盘子，且在移动过程中在三根针上都保持大盘在下，小盘在上。,将n个盘子从A针移到C针可以分解为下面三个步骤： 1)将A上n-1个盘子移到B针上（借助C针）； 2)把A针上剩下的一个盘子移到C针上； 3)将n-1个盘子从B针移到C针上（借助A针）；,64,65,递归并不节省存储器的开销，因为递归调用过程中必须在某个地方维护一个存储处理值的栈。 递归的执行速度并不快，但递归代码比较紧凑，并且比相应的非递归代码更易于编写与理解。 在描述树等递归定义的数据结构时，使用递归尤其方便。,66,4.6 局部变量和全局变量,一、局部变量 在函数内部定义的变量，仅在该函数内有效。 不同函数中可以使用相同名字的变量，互不干扰。 局部变量在定义时没有明确的初始化值。 在函数开始运行时，局部变量在栈区中被分配空间，函数退出时，局部变量随之消失。 形式参数也是局部变量。,例： void main( ) void func( ) int s; int s; ,67,二、全局变量 在任何函数之外定义的变量，也称为外部变量。 可以被本文件中其它函数所共用。 它的有效范围是从定义变量的位置开始一直到本源文件结束。 存放在内存的全局数据区。 由编译器建立，默认初始化为0。,int n=5; / 全局变量 void func( ) void main( ) int s; int m = n; n = s; ,68,说明 全局变量的作用是增加了函数之间数据联系的渠道。 若在一个函数中改变了全局变量的值，就能影响到其它函数。 不成文的规定：全局变量的第一个字母用大写表示。 不在特别必要时，尽量不要使用全局变量 全局变量在程序的全部执行过程中都占用存储单元。 降低了函数的通用性。若外部变量与其它文件的变量同名，移植时就会出现问题，降低了程序的可靠性和通用性。 降低程序的清晰性。 一般要求把C程序中的函数做成一个封闭体，除了可以通过“实参形参”的渠道与外界发生联系外，没有其它渠道移植性好，可读性强。,69,4.7 作用域与可见性,作用域又称作用范围，它指的是标识符的有效范围 可见性指的是标识符是否可以被引用。 一、作用域分类 函数原型作用域 是C 程序中最小的作用域 开始于函数原型声明的左括号，结束于函数原型声明的右括号。 double area ( double width, double length);,70,块作用域局部作用域 块是一对大括号括起来的一段程序 块语句 在块中声明的标识符，其作用域从声明处开始，一直到块结束的大括号为止。 具有块作用域的标识符称作局部标识符。,void fun( int y ) / y 的作用域从此开始 int a,b; / a, b的作用域从此开始 if ( y0 ) int x; / x 的作用域从此开始 x = a + b; / x 的作用域到此结束 / a, b, y 的作用域到此结束,71,void fun( int n) if( n5) int i; i=n; printf(“%dn“, i); else double i; i=n; printf(“%fn“, i); printf(“%dn“, i); ,/ int i 的作用域从此开始,/ int i 的作用域到此结束,/ double i 的作用域从此开始,/ double i 的作用域到此结束,/ error! i 无定义,72,文件作用域全局作用域 在所有函数定义之外说明； 开始于声明点，结束于文件尾(全局变量）。 在头文件的文件作用域中所进行的声明，若该头文件被一个源文件嵌入，则声明的作用域也扩展到该源文件中，直到源文件结束。,int number; int value; void main( ) a = 1; / error! a 无定义 number = 0; value = number + 1; printf(“%dn”, i); int a;,73,二、可见性 程序运行到某一点，能够引用到的标识符，就是该处可见的标识符。 作用域可见性的一般规则： 标识符要声明在前，引用在后。 在同一作用域中，不能声明同名的标识符。 在没有互相包含关系的不同的作用域中声明的同名标识符互不影响。 如果在两个或多个具有包含关系的作用域中声明了同名标识符，则外层标识符在内层不可见。,74,例4-20，作用域可见性实例1,75,例4-21，作用域可见性实例2,76,4.8 变量的存储类型,一、动态存储方式与静态存储方式 程序的内存区域： 静态存储方式：在程序的运行期间分配固定的存储空间 动态存储方式：在程序的运行期间根据需要进行动态的分配存储空间。,77,动态存储区存放的数据有： 函数的形式参数 自动变量 函数调用时的现场保护和返回地址 在程序执行过程中，如果在同一个程序中两次调用同一函数，分配给此函数中局部变量的存储空间地址可能是不相同的。 C语言中，变量和函数的属性除了具有数据类型外，还具有存储类型： auto（自动的）：采用堆栈方式分配内存空间，属于暂时性存储，其存储空间可以被若干变量多次覆盖使用。 static（静态的）：在内存中是以固定地址存放的，在整个程序运行期间都有效。 register（寄存器的）：存放在通用寄存器中。 extern（外部的）：在所有函数和程序段中都可引用。,78,二、auto变量 函数的形参、其中定义的局部变量等，如不专门声明为static，都是动态地分配存储空间的，数据存储在动态存储区中。 自动变量 “auto”关键字可以省略。若在定义变量时不写auto，则隐含确定为“自动存储类型”。 程序中大多数变量属于自动变量。 auto int a=3, b; int a=3, b;,79,三、用static声明局部变量 静态局部变量，在静态存储区内分配存储单元。 变量在程序的整个运行期间都不释放。 static int i; static char bufBUFSIZE； 静态存储变量，若无显式初始化，则在程序编译时自动初始化为 0。即只初始化一次，以后每次调用函数时不再重新赋初值，而只是保留上次函数调用结束时的值。 虽然静态局部变量在函数调用结束后仍然存在，但其它函数是不能引用它的。,80,例4-22，静态存储变量举例,81,82,四、register变量 局部变量的值直接存放在CPU中的寄存器中。 只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量，其它（如全局变量、局部静态变量）不行。 register int x; register char c; f(register unsigned m, register long n) register int I; register static int a, b; ×错！ 一个计算机系统中的寄存器数目是有限的，不能定义任意多个寄存器变量。,83,五、外部变量 即全局变量，是在函数的外部定义的，它的作用域为从变量的定义处开始，到本程序文件的末尾。 在此作用域中，全局变量可以被程序中的各个函数所引用。 编译时分配的静态存储区。 有时需要用extern来声明外部变量，用以扩展外部变量的作用域。,84,1. 在一个文件内声明外部变量 如果不在文件的开头定义外部变量，其有效的作用范围只限于从定义处开始到文件结束。 如果在定义点之前的函数想引用该外部变量，则应在引用之前用extern 作“外部变量声明”。 例4-23，外部变量举例,85,86,2. 在多个文件的程序中声明外部变量 一个C程序可以由一个或多个包含若干函数定义的源文件组成。 其中只有一个源文件具有主函数 main( )，而其他的文件不能含有 main( )。 C的编译器和连接器把构成一个程序的若干源文件有机地联络在一起，最终产生可执行程序。 C语言中，通过建立一个工程文件( .prj) ，将多个源文件构成一个程序。 构成一个程序的多个源文件之间，如需要用到同一个外部变量或函数，不能分别在两个文件中各自定义，而是要通过声明数据或函数为外部的（extern）来进行沟通。,87,例4-24，由两个文件构成的一个程序。,88,带 extern 的变量说明只是一个变量声明，不是变量定义。它表示所声明的变量在程序的其它文件中定义（分配空间）。 如果共同的变量一次都没有定义，或在各个文件中分别定义（多次定义），或声明的类型不一致，都会造成直接或间接的错误。,89,4.9 内部函数和外部函数,一、内部函数 只能被本文件中其它函数所调用。 在定义内部函数时，在函数类型的声明前面加static。即： static 类型标识符 函数名（形参表） 内部函数又称为静态函数。 通常将只能由同一个文件使用的函数和外部变量放在一个文件中，在它们前面加上static。,90,二、外部函数 在定义函数时，如果在函数声明或定义的最左端加上extern，表示该函数是外部函数。 外部函数可以供其它文件调用。 C语言规定，如果在定义函数时省略extern，则隐含为外部函数。 默认的函数声明或定义总是extern 的。 所有函数声明一般都放在源文件的开始位置。,91,例4-25，从字符串中删除给定的字符。要求用外部函数实现删除字符的功能。 main.c，用来实现字符串及字符的输入、输出功能 DeleteChar函数，用来实现从字符串中删除字符 在main.c中将DeleteChar定义为外部函数 extern DeleteChar(char str , char ch);,92,