1、第七章 函数与编译预处理,教学要求：通过本章的教学，读者必须掌握无参函数、有参函数的定义、调用、声明、参数传递和实际应用以及预处理命令的应用。学会利用函数编写C程序，了解预处理命令的编译方法、特点。 教学提示：前面我们已经学习了C语言的基本知识及简单的程序设计方法，从本章开始介绍C语言中的子程序设计方法函数，奠定C程序下模块化程序设计的基础。 教学内容：本章首先介绍了函数的定义、调用的一般形式，接着介绍的函数的参数类型，然后通过若干例子详细讲解了嵌套调用、递归调用全局变量、局部变量的相关知识，及如何编写较好的函数。介绍了编译预处理命令。,第七章 函数与编译预处理,第一节 函数的定义 【引入】在
2、程序设计中，经常会遇到一段程序代码在多处或多个程序中都要用到的情况，如果在需要的地方都编写这些代码，不但会增加程序设计人员的重复劳动，而且当程序装入内存时也会占用更多的存储空间，造成不必要的资源开销。如果把这一段公用程序作为一个独立的程序模块处理，在需要的地方只需调用这个模块。 这段公用程序就称为子程序，亦称为过程，调用子程序的程序称为主程序。在C语言中，子程序的作用是由函数完成的。一个C程序可由一个主函数和若干个函数构成。由主函数调用其他函数，其他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。 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
3、需要参数，可将函数分为无参函数和有参函数两种。,第七章 函数与编译预处理,一、无参函数的一般形式函数类型 函数名( ) 说明语句部分；可执行语句部分； 二、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； 【P136例7.1讲解】,第七章 函数与编译预处理,说明： 1函数定义不允许嵌套。 在语言中，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
4、类型 函数名( ) 调用此函数时，什么工作也不做，没有任何实际作用，等以后扩充函数功能时补充上。在程序设计中往往根据需要确定若干模块，分别由一些函数来实现。而在第一阶段只设计最基本的模块，其他一些次要功能或锦上添花的功能则在以后需要时陆续补上。,第七章 函数与编译预处理,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。 一般将这种方法称为传统的对形参的声明方式。【只做了解】 int max( n1, n2) /*定义一个函数max()*/ int n1,n2； return (n1n2?n1:n2)； 4一个源程序文件由一个或多个函数组成。一个源程序文件是一个编译单位，即
5、以源程序为单位进行编译，而不是以函数为单位进行编译。,第七章 函数与编译预处理,5 一个C程序由一个或多个源程序文件组成。对较大的程序，一般不希望全放在一个文件中，而将函数和其他内容（如预定义）分别放在若干个源文件中，再由若干源文件组成一个C程序。这样可以分别编写，分别编译，提高调试效率。一个源文件可以为多个C程序公用。 6C程序的执行从main函数开始，调用其他函数后流程返回到main函数，在main函数中结束整个程序的运行。main函数是系统定义的。 7从用户使用的角度看，函数有两种： （1）标准函数，即库函数。这是由系统提供的，用户不必自己定义这些函数，可以直接使用它们。 （2）用户自己
6、定义的函数。用以解决用户的专门需要。,第七章 函数与编译预处理,第二节 函数的参数与返回值 一、 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。在调用函数时，大多数情况下，主调函数和被调用函数之间有数据传递关系。这就是前面已提到的有参函数。前已提到：在定义函数时函数名后面括弧中的变量名称为“形式参数”（简称“形参”），在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括弧中的参数（可以是一个表达式）称为“实际参数”（简称“实参”）。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一份，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。
7、【例7.2实例演示】,第七章 函数与编译预处理,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（如果形参是数组名，则传递的是数组首地址而不是数组的值）。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。,第七章 函数与编译预处理,3C语言规定，实参变量对形参变量的数据传递是“值传递”，即单向传递，只由实参传给形参，而不能由形参传回来给实参。在内
8、存中，实参单元与形参单元是不同的单元。 4实参和形参占用不同的内存单元，即使同名也互不影响。 5在被定义的函数中，必须指定形参的类型 6实参与形参的类型应相同或赋值兼容。字符型与整型可以互相通用。 在调用函数时，给形参分配存储单元，并将实参对应的值传递给形参，调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值。因此，在执行一个被调用函数时，形参的值如果发生改变，并不会改变主调函数的实参的值 。,第七章 函数与编译预处理,二、函数的返回值 通常，希望通过函数调用使主调函数能得到一个确定的值，这就是函数的返回值。如果需要从被调用函数带回一个函数值（供主调函数使用），被调用函数中必须包含retur
9、n语句。如果不需要从被调用函数带回函数值可以不要return语句。 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。 1return语句的一般格式：return(返回值表达式);或return返回值表达式; 2return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。,第七章 函数与编译预处理,2.函数类型 1函数值的类型。 既然函数有返回值，这个值当然应属于某个确定的类型，应当在定义函数时指定函数值的类型。例如： int max(float x, float y) ( 函数值为整型 ) char letter(char c1, c
10、har c2) (函数值为字符型) double min(int x, int y) (函数值为双精度型) 2返回值类型与函数类型不同。 如果函数值的类型和return语句中表达式的值不一致，则以函数类型为准。对数值型数据，可以自动进行类型转换。即函数类型决定返回值的类型。 【P140例7.3演示】,第七章 函数与编译预处理,第三节 函数的调用 一、函数调用的一般形式 语言中，函数调用的一般形式为： 函数名(实际参数表) ; 如果是调用无参函数，则“实参表列”可以没有，但括弧不能省略。如果实参表列包含多个实参，则各参数间用逗号隔开。实参与形参的个数应相等，类型应一致。实参与形参按顺序对应，一一
11、传递数据。但应说明，如果实参表列包括多个实参，对实参求值的顺序并不是确定的，有的系统按自左至右顺序求实参的值，有的系统则按自右至左顺序。许多C版本（例如Turbo C 和MS C）是按自右而左的顺序求值。 【例7.4验证】,第七章 函数与编译预处理,二、函数的调用方式 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。例如：m=20+min ( i, j ); 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。如P138例7.2中的s(n);,第七章 函数与编译预处理,3.函数实参
12、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。例如：K = min ( a , min ( b , c ) ) ; 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。 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 。,第七章 函数与编译预处理,三、对被调用函数的声明和函数原型 在ANSI C新标准中，采用函数原型方式，对被调用函数进行声明，其一般格
13、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)； 语言同时又规定，在以下两种情况下，可以省去对被调用函数的声明： 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。,第七章 函数与编译预处理,四、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【例7.5演示】,第七章 函数与编译预处理,五、函数的递归调用 函
14、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。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。（出口条件） 【例7.6演示】,第七章 函数与编译预处理,六、数组作为函数参数 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。 P145例7.7 数组
15、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 P146例7.8,第七章 函数与编译预处理,说明 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。 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。 用多维数组名作函数参数 多维数组名可作为实参和形参，在被调用函数中对形参数组定义时可以指定每一维的大小
16、，也可以省略第一维的大小说明。但是不能把第二维以及其他高维的大小说明省略。 P147例7.9,第七章 函数与编译预处理,第四节 局部变量和全局变量 局部变量 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”。 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
17、m,n； /*m,n作用域：仅限于函数main()中*/,第七章 函数与编译预处理,全局变量 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。 P149例7.10,第七章 函数与编译预处理,说明 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。 在同一源文件中，允许外部变量和内部变量同名。
18、在内部变量的作用域内，外部变量将被屏蔽而不起作用。 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； P150例7.11,第七章 函数与编译预处理,变量的存储类别 在语言中，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 静态存储静态内部变量 定义格式： sta
19、tic 数据类型 内部变量表； 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。,第七章 函数与编译预处理,动态存储自动局部变量（又称自动变量） 定义格式：auto 数据类型 变量表； 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。2）定义而不初始化，则其值是不确定的。如
20、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。 P151例7.11,第七章 函数与编译预处理,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，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：register 数据类型 变量表；只有局部变量才能定义成寄存器变量，即全局变量不行。允许使用的寄存器数目是有限的，不能定义任意多
21、个寄存器变量。 P152例7.12,第七章 函数与编译预处理,外部变量的存储方式 外部变量属于静态存储方式： 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； 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； P153例7.13,第七章 函数与编译预处理,第五节 编译预处理命令 编译预处理是指，在对源程序进行编译之前，先对源程序中的编译预处理命令进行处理；然后再将处理的结果，和源程序
22、一起进行编译，以得到目标代码。 C源程序中可以加入一些“预处理命令”，以改进程序设计环境，提高编程效率。预处理命令不是C语言本身的组成部分，不能直接对它们进行编译。,第七章 函数与编译预处理,C提供的预处理功能主要有以下三种： 宏定义 文件包含 条件编译 分别用宏定义命令、文件包含命令、条件编译命令来实现。为了与一般C语句相区别，这些命令以符号“#”开头。,第七章 函数与编译预处理,一、宏定义与符号常量 无参宏定义 无参宏定义的一般格式#define 标识符 语言符号字符串 其中：“define”为宏定义命令；“标识符”为所定义的宏名，通常用大写字母表示，以便于与变量区别；“语言符号字符串”可
23、以是常数、表达式、格式串等。 P157例7.15,第七章 函数与编译预处理,符号常量 在定义无参宏时，如果“语言符号字符串”是一个常量，则相应的“宏名”就是一个符号常量。 恰当命名的符号常量，除具有宏定义的上述优点外，还能表达出它所代表常量的实际含义，从而增强程序的可读性。 #define EOF -1 /*文件尾*/ #define NULL 0 /*空指针*/ #define MIN 1 /*极小值*/ #define MAX 31 /*极大值*/ #define STEP 2 /*步长*/,第七章 函数与编译预处理,有参宏定义 带参宏定义的一般格式 #define 宏名(形参表) 语言符
24、号字符串 带参宏的调用和宏展开 调用格式：宏名(实参表) 宏展开：用宏调用提供的实参字符串，直接置换宏定义命令行中、相应形参字符串，非形参字符保持不变。 P159例7.16,第七章 函数与编译预处理,文件包含 文件包含的概念 文件包含是指，一个源文件可以将另一个源文件的全部内容包含进来。 文件包含处理命令的格式 include “包含文件名” 或 include 两种格式的区别仅在于： 使用双引号：系统首先到当前目录下查找被包含文件，如果没找到，再到系统指定的“包含文件目录” (INCLUDE)去查找。 使用尖括号：直接到系统指定的“包含文件目录” (INCLUDE)去查找。一般地说，使用双引号比较保险。,第七章 函数与编译预处理,第六节 P162实训 习题七P164,
