函數(shù)以及作用域

1、關(guān)于函數(shù)和作用域第1頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1 函數(shù)定義和調(diào)用C+的任何一個程序都可由一個主函數(shù)和若干個子函數(shù)組合而成。主函數(shù)可以調(diào)用子函數(shù)，子函數(shù)還可以調(diào)用其他子函數(shù)。C+規(guī)定主函數(shù)名必須是main，而其他函數(shù)可以是庫函數(shù)或自定義函數(shù)。主函數(shù)main不僅是程序的入口函數(shù)，而且與其他函數(shù)相比較還有許多使用上的限制。例如，它不能被其他函數(shù)調(diào)用，不能用inline和static來說明等。ANSI/ISO C+還規(guī)定主函數(shù)main的函數(shù)類型必須是int，以保證程序的移植性。庫函數(shù)，又稱標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，是ANSI/ISO C+編譯系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)先定義好的函數(shù)，程序設(shè)計時可根據(jù)

2、實際需要，直接使用這類函數(shù)，而不必重新定義。調(diào)用時，必須在程序中包含相應(yīng)的頭文件，并指明使用名稱空間std。自定義函數(shù)是用戶根據(jù)程序的需要，將某一個功能相對獨立的程序定義成的一個函數(shù)，或?qū)⒔鉀Q某個問題的算法用一個函數(shù)來組織。與變量的使用規(guī)則相同，在C+程序中一定要先說明和定義函數(shù)，然后才能調(diào)用函數(shù)。C+中每一個函數(shù)的定義都是由4個部分組成的，即函數(shù)名、函數(shù)類型、形式參數(shù)表和函數(shù)體，其定義的格式如下： 2.1.1函數(shù)定義 ( ) 函數(shù)體第2頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.1 函數(shù)定義其中，函數(shù)名應(yīng)是一個合法有效的C+標(biāo)識符；函數(shù)頭的形式參數(shù)又簡稱為形參。參數(shù)表中的

3、每一個形參都是由形參的數(shù)據(jù)類型和形參名來構(gòu)成，形數(shù)個數(shù)可以是0，表示沒有形式參數(shù)，但圓括號不能省略，也可以是1個或多個形參，但多個形參間要用逗號分隔。由花括號構(gòu)成的是函數(shù)的函數(shù)體部分，它可以有若干條語句，用于實現(xiàn)這個函數(shù)執(zhí)行的功能。根據(jù)上述定義格式，可以編寫一個函數(shù)sum，如圖2.1所示，注意它們的書寫規(guī)范。int sum(int x, int y)int z = x + y;return z;對齊函數(shù)頭函數(shù)體縮進(jìn)函數(shù)類型函數(shù)名形參圖2.1 定義一個函數(shù)sum第3頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.1 函數(shù)定義需要說明的是：(1) C/C+不允許在一個函數(shù)體中再定義

4、函數(shù)，即禁止嵌套定義，但允許嵌套調(diào)用。(2) 函數(shù)體也可不含有任何語句，這樣的函數(shù)稱為空函數(shù)，它僅為程序結(jié)構(gòu)而設(shè)定，本身沒有任何操作。(3) 函數(shù)類型決定了函數(shù)所需要的返回值類型，它可以是除數(shù)組類型之外的任何有效的C+數(shù)據(jù)類型，包括引用、指針等。一旦指定了函數(shù)類型，則須在函數(shù)體中通過return語句來指定函數(shù)的返回值，且返回值的類型應(yīng)與函數(shù)類型相同，若返回值的類型與函數(shù)類型不相同，則程序按類型自動轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換成函數(shù)的類型或?qū)eturn后面的表達(dá)式進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。(4) 若函數(shù)類型為void時，則表示該函數(shù)沒有返回值。但仍然可以在函數(shù)體中使用return語句“return;”，此時可將“retu

5、rn;”語句理解為是函數(shù)體花括號“”的作用，當(dāng)流程遇到函數(shù)體的“”時，函數(shù)調(diào)用結(jié)束，控制權(quán)返回給主調(diào)函數(shù)。例如：void f1( int a)if (a 10)return;/ return;一旦執(zhí)行，后面的語句不再被執(zhí)行當(dāng)a10條件滿足時，“return;”語句將控制權(quán)返回給主調(diào)函數(shù)。第4頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.2 函數(shù)的調(diào)用和聲明1. 函數(shù)的實參和形參定義一個函數(shù)就是為了以后的調(diào)用。調(diào)用函數(shù)時，先寫函數(shù)名，然后緊跟括號，括號里是實際調(diào)用該函數(shù)時所給定的參數(shù)，稱為實際參數(shù)，簡稱實參，并與形參相對應(yīng)。要注意形參和實參的區(qū)別：(1) 從模塊概念來說，形參是

6、函數(shù)的接口，是存在于函數(shù)內(nèi)部的變量。而實參是存在于函數(shù)外部的變量。它們不是同一個實體，也就是說，形參變量和實參變量所對應(yīng)的內(nèi)存空間不是同一個內(nèi)存空間。(2) 按函數(shù)定義時所指定的形參類型，實參除變量外還可以是數(shù)值或表達(dá)式等，而形參只能是變量。(3) 形參在函數(shù)調(diào)用之前是不存在的，只有在發(fā)生函數(shù)調(diào)用時，函數(shù)中的形參才會被分配內(nèi)存空間，然后執(zhí)行函數(shù)體中的語句，而當(dāng)調(diào)用結(jié)束后，形參所占的內(nèi)存空間又會被釋放。2. 函數(shù)的調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般格式為：( )調(diào)用函數(shù)時要注意：實參與形參的個數(shù)應(yīng)相等，類型應(yīng)一致，且按順序?qū)?yīng)，一一傳遞數(shù)據(jù)。例如，下面的示例用來輸出一個三角形的圖案。第5頁，共52頁，2022年

7、，5月20日，11點0分，星期四2.1.2 函數(shù)的調(diào)用和聲明 例Ex_Call 函數(shù)的調(diào)用#include using namespace std;void printline( char ch, int n )for (int i = 0 ; in ; i+)coutch;coutendl ;int main()int row = 5;for (int i = 0; irow; i+)printline(*, i+1);/ Areturn 0;程序運行的結(jié)果如下： 第6頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.2 函數(shù)的調(diào)用和聲明代碼中，main函數(shù)的for循環(huán)語句共調(diào)

8、用了5次printline函數(shù)(A句)，每次調(diào)用時因?qū)崊+1值不斷改變，從而使函數(shù)printline打印出來的星號個數(shù)也隨之改變。printline函數(shù)由于沒有返回值，因此它作為一個語句來調(diào)用。事實上，對于有返回值的函數(shù)也可進(jìn)行這種方式的調(diào)用，只是此時不使用返回值，僅要求函數(shù)完成一定的操作。實際上，在C+中，一個函數(shù)的調(diào)用方式還有很多。例如，對于前面sum函數(shù)還可有下列調(diào)用方式：int b = 2 * sum(4, 5);/ Bint c = 1; c = sum(c, sum(c, 4);/ C其中，B語句把函數(shù)作為表達(dá)式的一部分，并將返回值參與運算，結(jié)果b = 18；C是將函數(shù)作為函數(shù)的

9、實參，等價于“c = sum(1, sum(1,4);”，執(zhí)行sum(1,4)后，等價于“c = sum(1,5) ;”，最后結(jié)果為c = 6。3. 函數(shù)的聲明由于前面函數(shù)printline的定義代碼是放在main函數(shù)中調(diào)用語句A之前，因而A語句執(zhí)行不會有問題。但若將函數(shù)printline的定義代碼放在調(diào)用語句A之后，即函數(shù)定義在后，而調(diào)用在前，就會產(chǎn)生“printline標(biāo)識符未定義”的編譯錯誤。此時必須在調(diào)用前進(jìn)行函數(shù)聲明。第7頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.2 函數(shù)的調(diào)用和聲明聲明一個函數(shù)按下列格式進(jìn)行： ( );可見，函數(shù)聲明的格式是在函數(shù)頭的后面加上分

10、號“；”。但要注意，函數(shù)聲明的內(nèi)容應(yīng)和函數(shù)的定義應(yīng)相同。例如，對于前面sum函數(shù)和最后一個printline函數(shù)可有如下聲明：int sum(int x, int y);void printline( char ch, int n );由于函數(shù)的聲明僅是對函數(shù)的原型進(jìn)行說明，即函數(shù)原型聲明，其聲明的形參變量名在聲明語句中并沒有任何語句操作它，因此這里的形參名和函數(shù)的定義時的形參名可以不同，且函數(shù)聲明時的形參名還可以省略，但函數(shù)名、函數(shù)類型、形參類型及個數(shù)應(yīng)與定義時相同。例如，下面幾種形式都是對sum函數(shù)原型的合法聲明：int sum(int a, int b); / 允許原型聲明時的形參名與定

11、義時不同int sum(int, int); / 省略全部形參名int sum(int a, int);/ 省略部分形參名int sum(int, int b);/ 省略部分形參名 不過，從程序的可讀性考慮，在聲明函數(shù)原型時，為每一個形參指定有意義的標(biāo)識符，并且和函數(shù)定義時的參數(shù)名相同，是一個非常好的習(xí)慣。第8頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.3 值傳遞在C+中，函數(shù)的參數(shù)傳遞有兩種方式，一是按值傳遞，二是地址傳遞或引用傳遞。這里先來說明按值傳遞的參數(shù)傳遞方法，地址傳遞或引用傳遞在以后來討論。當(dāng)函數(shù)的形參定義成一般變量時，如前面printline和sum函數(shù)的形參

12、都是一般變量，此時函數(shù)的參數(shù)傳遞就是按值傳遞方式，簡稱值傳遞，是指當(dāng)一個函數(shù)被調(diào)用時，C+根據(jù)實參和形參的對應(yīng)關(guān)系將實際參數(shù)的值一一傳遞給形參，供函數(shù)執(zhí)行時使用。值傳遞的特點是：(1) 若實參指定是變量，則傳遞的是實參變量的值而不是實參變量的地址。(2) 在執(zhí)行函數(shù)代碼時，由于對實參數(shù)據(jù)的操作最終是在形參的內(nèi)存空間中進(jìn)行，因此形參值的改變只是改變了形參的內(nèi)存空間存儲的值，而不會改變實參變量所對應(yīng)的內(nèi)存空間的值。也就是說，即使形參的值在函數(shù)中發(fā)生了變化，函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，實參的值不會受到影響。例如：第9頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.3 值傳遞例Ex_SwapVal

13、ue 交換函數(shù)兩個參數(shù)的值。#include using namespace std;void swap(float x, float y);/ 函數(shù)原型說明int main()float a = 20, b = 40;couta = a, b = bn;swap(a, b);/ 函數(shù)調(diào)用couta = a, b = bn;return 0;void swap(float x, float y)/ 函數(shù)定義float temp;temp = x; x = y; y = temp;coutx = x, y = yn;第10頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.3 值傳遞

14、程序的運行結(jié)果為：可以看出，雖然函數(shù)swap中交換了兩個形參x和y的值，但交換的結(jié)果并不能改變實參的值，所以調(diào)用該函數(shù)后，變量a和b的值仍然為原來的值。 函數(shù)值傳遞方式的最大好處是保持函數(shù)的獨立性。在值傳遞方式下，函數(shù)只有通過指定函數(shù)類型并在函數(shù)體中使用return來返回某一類型的數(shù)值。第11頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.4 函數(shù)的默認(rèn)形參值在C+中，允許在函數(shù)的聲明或定義時給一個或多個參數(shù)指定默認(rèn)值。這樣在調(diào)用時，可以不給出實際參數(shù)，而按指定的默認(rèn)值進(jìn)行工作。例如：void delay(int loops = 1000)/ 函數(shù)定義，1000為形參loops

15、的默認(rèn)值if ( 0 = loops) return;for (int i=0; iloops; i+);/ 空循環(huán)，起延時作用這樣，當(dāng)有調(diào)用delay()；/ 和delay(1000)等效時，程序就會自動將loops當(dāng)作成1000的默認(rèn)值來進(jìn)行處理。當(dāng)然，也可在函數(shù)調(diào)用時指定相應(yīng)的實際的參數(shù)值，例如：delay(2000);/ 形參loops的值為2000在設(shè)置函數(shù)的默認(rèn)形參值時要注意：(1) 當(dāng)函數(shù)既有原型聲明又有定義時，默認(rèn)參數(shù)只能在原型聲明中指定，而不能在函數(shù)定義中指定。例如：void delay(int loops);/ 函數(shù)原型聲明/ void delay(int loops =

16、1000)/ 錯誤：此時不能函數(shù)定義中指定默認(rèn)參數(shù)/ 第12頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.4 函數(shù)的默認(rèn)形參值(2) 當(dāng)一個函數(shù)中需要有多個默認(rèn)參數(shù)時，則形參分布中，默認(rèn)參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格從右到左逐次定義和指定，中間不能跳開。例如：void display(int a, int b, int c = 3);/ 合法void display(int a, int b = 2, int c = 3);/ 合法void display(int a = 1, int b = 2, int c = 3);/ 合法：可以對所有的參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值void display(int a,

17、 int b = 2, int c);/ 錯誤：默認(rèn)參數(shù)應(yīng)從最右邊開始void display(int a = 1, int b = 2, int c);/ 錯誤：默認(rèn)參數(shù)應(yīng)從最右邊開始void display(int a = 1, int b, int c = 3);/ 錯誤：多個默認(rèn)參數(shù)中間不能有非默認(rèn)參數(shù)(3) 當(dāng)帶有默認(rèn)參數(shù)的函數(shù)調(diào)用時，系統(tǒng)按從左到右的順序?qū)崊⑴c形參結(jié)合，當(dāng)實參的數(shù)目不足時，系統(tǒng)將按同樣的順序用聲明或定義中的默認(rèn)值來補(bǔ)齊所缺少的參數(shù)。第13頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.4 函數(shù)的默認(rèn)形參值例Ex_Default 在函數(shù)定義中設(shè)置多個

18、默認(rèn)參數(shù)#include using namespace std;void display(int a, int b = 2, int c = 3)/ 在函數(shù)定義中設(shè)置默認(rèn)參數(shù)couta = a, b = b, c = cn;int main()display(1);display(1, 5);display(1, 7, 9);return 0;程序的運行結(jié)果如下：第14頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.1.4 函數(shù)的默認(rèn)形參值(4) 由于對同一個函數(shù)的原型可作多次聲明，因此在函數(shù)聲明中指定多個默認(rèn)參數(shù)時，可用多條函數(shù)原型聲明語句來指定，但同一個參數(shù)的默認(rèn)值只能指定一

19、次。例如，例Ex_Default可改寫為：#include using namespace std;/ 下面2條函數(shù)說明語句等效于void display(int a, int b = 2, int c = 3);void display(int a, int b, int c=3);/ 指定c為默認(rèn)參數(shù)void display(int a, int b=2, int c);/ 指定b為默認(rèn)參數(shù)第15頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四 2.2 C+函數(shù)特性 函數(shù)重載（overloaded）是C+對C的擴(kuò)展，它允許多個同名的函數(shù)存在，但同名的各個函數(shù)的形參必須有區(qū)別：要么形

20、參的個數(shù)不同；要么形參的個數(shù)相同，但參數(shù)類型有所不同。 例Ex_OverLoad 編程求兩個或三個操作數(shù)之和程序的運行結(jié)果為： 從上面的例子可以看出：由于使用了函數(shù)的重載，因而不僅方便函數(shù)名的記憶，而且更主要的是完善了同一個函數(shù)的代碼功能，給調(diào)用帶來了許多方便。程序中各種形式的sum函數(shù)都稱為sum的重載函數(shù)。需要說明的是：(1) 重載函數(shù)必須具有不同的參數(shù)個數(shù)或不同的參數(shù)類型，若只有返回值的類型不同是不行的。例如：void fun(int a, int b);int fun(int a, int b);是錯誤的。因為如果有函數(shù)調(diào)用fun(2, 3)時，編譯器無法準(zhǔn)確地確定應(yīng)調(diào)用哪一個函數(shù)。(

21、2) 當(dāng)函數(shù)的重載帶有默認(rèn)參數(shù)時，也要應(yīng)該注意避免上述的二義性情況。例如：int fun(int a, int b = 0);int fun(int a);是錯誤的。因為如果有函數(shù)調(diào)用fun(2)時，編譯器也是無法準(zhǔn)確地確定應(yīng)調(diào)用哪一個函數(shù)。第16頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.2.2 函數(shù)嵌套調(diào)用C+允許在函數(shù)中再調(diào)用其他函數(shù)，這種調(diào)用稱為函數(shù)的嵌套調(diào)用。例如，下面的示例是通過多個函數(shù)以及函數(shù)的嵌套調(diào)用來求解一元二次方程的根。 例Ex_Root 函數(shù)嵌套調(diào)用：求解一元二次方程的根本例main函數(shù)中調(diào)用了root函數(shù)，root函數(shù)中又調(diào)用了sdelta和print函

22、數(shù)，而sdelta函數(shù)還調(diào)用了cmath頭文件定義的庫函數(shù)sqrt(求平方根)和fabs(求浮點數(shù)的絕對值)。它們的調(diào)用關(guān)系如圖2.2所示。main函數(shù)root函數(shù)sdelta函數(shù)fabs庫函數(shù)print函數(shù)sqrt庫函數(shù)圖2.2 例Ex_Root中的各函數(shù)調(diào)用的關(guān)系第17頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.2.2 函數(shù)嵌套調(diào)用函數(shù)print用來輸出根的信息，當(dāng)n=0時，參數(shù)r1和r2無效，但調(diào)用該函數(shù)時還必須指定相應(yīng)的實際參數(shù)，只是此時的實參值在函數(shù)執(zhí)行中不起作用。當(dāng)n=1時，只有參數(shù)r1有效，而當(dāng)n=2時，參數(shù)r1和r2才會都有效。函數(shù)sdelta用來計算一元二次方

23、程的系數(shù)a、b和c的b2-4ac的平方根。由于“d = b*b - 4.0 * a * c;”計算誤差，d值不一定剛好等于0.0，因此調(diào)用庫函數(shù)fabs求d的絕對值，并當(dāng)小于1.0e-10(1.0 x1010)時，將d值視為0.0，并返回0.0。當(dāng)d值大于0.0時，函數(shù)返回其平方根。當(dāng)d值小于0.0時，由于無法求出實平方根，因此作為程序技巧，函數(shù)返回-1.0。這樣當(dāng)在root函數(shù)中調(diào)用時，通過返回值的判斷來決定有無方程根。root函數(shù)用來求解一元二次方程的方程根并輸出，函數(shù)設(shè)計時要考慮：有無根、同根、不同根、系數(shù)a為0以及系數(shù)b為0等多種情況。程序運行的結(jié)果如下： 第18頁，共52頁，2022

24、年，5月20日，11點0分，星期四2.2.3 遞歸函數(shù)C+允許在調(diào)用一個函數(shù)的過程中出現(xiàn)直接地或間接地調(diào)用函數(shù)本身，這種情況稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。遞歸(Recursion)是一種常用的程序方法(算法)，相應(yīng)的函數(shù)稱為遞歸函數(shù)。例如，用遞歸函數(shù)編程求n的階乘n!。n!=n*(n-1)*(n-2)*.*2*1。它也可用下式表示：由于n!和(n-1)!都是同一個問題的求解，因此可將n!用遞歸函數(shù)long factorial(int n)來描述，程序代碼如下： 例Ex_Factorial 編程求n的階乘n!#include using namespace std;long factorial(int n

25、);int main()coutfactorial(4)0時第19頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.2.3 遞歸函數(shù)在函數(shù)factorial中，當(dāng)n不等于0時，又調(diào)用了該函數(shù)本身。下面來分析此函數(shù)的執(zhí)行過程：(1) 因n = 4，不等于0，故執(zhí)行“result = 4*factorial(3);”，函數(shù)返回的值為4*factorial(3)，即factorial(4) = 4*factorial(3)；(2) 調(diào)用“factorial(3);”， n = 3不等于0，執(zhí)行“result=3*factorial(2);”，函數(shù)返回的值為3*factorial(2) ，即

26、factorial(3) =3*factorial(2)；(3) 調(diào)用“factorial(2);”， n = 2不等于0，執(zhí)行“result=2*factorial(1);”， 函數(shù)返回的值為2*factorial(1) ，即factorial(2) =2*factorial(1)；(4) 調(diào)用“factorial(1);”，n = 1不等于0，執(zhí)行“result=1*factorial(0);”， 函數(shù)返回的值為1*factorial(0) ，即factorial(1) =1*factorial(0)；(5) 調(diào)用“factorial(0);”，n等于0，結(jié)果函數(shù)返回的值為1。上述過程是根

27、據(jù)程序運行過程進(jìn)行推算的，這個過程稱為“遞推”過程。函數(shù)的遞歸調(diào)用在遞推過程后還進(jìn)行另一稱為“回歸”的過程，它是按“遞推”的逆過程，逐一求值回歸，一直到達(dá)遞推的開始處。因此，當(dāng)factorial(0) = 1后，factorial(1) = 1*1，factorial(2) = 2*1*1，factorial(3) = 3*2*1*1，factorial(4) = 4*3*2*1*1，結(jié)果為4！，值為24。第20頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.2.3 遞歸函數(shù)以上的例子可以看出，函數(shù)的遞歸調(diào)用能使程序精巧、高效。但要注意，遞歸函數(shù)中必須要有結(jié)束遞歸過程的條件，否則遞

28、歸會無限制地進(jìn)行下去。例如，在上述代碼中，if (n=0) result=1;就是結(jié)束遞歸過程的條件，若函數(shù)factorial變?yōu)椋簂ong factorial(int n)long result=0;result = n*factorial(n-1);return result;則遞歸會無限制地進(jìn)行下去，此程序?qū)⒆兊煤翢o用途。需要說明的是：雖然遞歸調(diào)用編寫的程序簡潔清晰，但每次調(diào)用函數(shù)時，都需要分配內(nèi)存來保存現(xiàn)場和返回地址，內(nèi)存空間開銷很大，有時會引起棧內(nèi)存溢出。第21頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.2.4 內(nèi)聯(lián)函數(shù)在程序的執(zhí)行過程中，調(diào)用函數(shù)時首先需要保存主調(diào)函

29、數(shù)的現(xiàn)場和返回地址，然后程序轉(zhuǎn)移到被調(diào)函數(shù)的起始地址繼續(xù)執(zhí)行。被調(diào)函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，先恢復(fù)主調(diào)函數(shù)的現(xiàn)場，取出返回地址并將返回值賦給函數(shù)調(diào)用本身，最后在返回地址處開始繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)函數(shù)體比較小且執(zhí)行的功能比較簡單時，這種函數(shù)調(diào)用方式的系統(tǒng)開銷相對較大。為了解決這一問題，C+引入了內(nèi)聯(lián)函數(shù)的概念，它把函數(shù)體的代碼直接插入到調(diào)用處，將調(diào)用函數(shù)的方式改為順序執(zhí)行直接插入的程序代碼，這樣可以減少程序的執(zhí)行時間，但同時增加了代碼的實際長度。內(nèi)聯(lián)函數(shù)的使用方法與一般函數(shù)相同，只是在內(nèi)聯(lián)函數(shù)定義時，需在函數(shù)的類型前面加上inline關(guān)鍵字。例如： 例Ex_Inline 用內(nèi)聯(lián)函數(shù)實現(xiàn)求兩個實數(shù)的最大值#incl

30、ude using namespace std;inline float fmax(float x, float y)return xy?x:y;int main()float a;a = fmax(5, 10);/ Acout最大的數(shù)為：a10 ? 5 : 10;程序的運行結(jié)果如下： 在使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)時，還需要注意的是：(1) 內(nèi)聯(lián)函數(shù)也要遵循定義在前，調(diào)用在后的原則。形參與實參之間的關(guān)系與一般函數(shù)相同。(2) 關(guān)鍵字inline必須放在函數(shù)定義體前才是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，僅在函數(shù)聲明時使用inline而不在定義體前使用，不能定義內(nèi)聯(lián)函數(shù)。(3) 在C+中，需要定義成的內(nèi)聯(lián)函數(shù)不能含有循環(huán)、switch

31、和復(fù)雜嵌套的if語句。(4) 遞歸函數(shù)不能被用來做內(nèi)聯(lián)函數(shù)。(5) 編譯器是否將用戶定義成的內(nèi)聯(lián)函數(shù)作為真正的內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理，由編譯器自行決定。總之，內(nèi)聯(lián)函數(shù)一般是比較小的、經(jīng)常被調(diào)用的、大多可在一行寫完的函數(shù)，并常用來代替以后要討論的帶參數(shù)的宏定義。第23頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3 作用域和存儲類型作用域又稱作用范圍，是指程序中標(biāo)識符(變量名、函數(shù)名、數(shù)組名、類名、對象名等)的有效范圍。一個標(biāo)識符是否可以被引用，稱之為標(biāo)識符的可見性。在一個C+程序項目中，一個標(biāo)識符只能在聲明或定義它的范圍內(nèi)可見，在此之外是不可見的。根據(jù)標(biāo)識符的作用范圍，可將其作用域分為5種

32、：函數(shù)原型作用域、函數(shù)作用域、塊作用域、類作用域和文件作用域。其中，類作用域?qū)⒃谝院蠼榻B，這里介紹其他幾種。1. 函數(shù)原型作用域函數(shù)原型作用域指的是在聲明函數(shù)原型所指定的參數(shù)標(biāo)識符的作用范圍。這個作用范圍是在函數(shù)原型聲明中的左、右圓括號之間。正因為如此，在函數(shù)原型中聲明的標(biāo)識符可以與函數(shù)定義中說明的標(biāo)識符名稱不同。由于所聲明的標(biāo)識符與該函數(shù)的定義及調(diào)用無關(guān)，所以可以在函數(shù)原型聲明中只作參數(shù)的類型聲明，而省略參數(shù)名。例如：double max(double x, double y);和double max(double, double);是等價的。2. 函數(shù)作用域具有函數(shù)作用域的標(biāo)識符在聲明它的

33、函數(shù)內(nèi)可見，但在此函數(shù)之外是不可見的。在C+語言中，只有g(shù)oto語句使用的標(biāo)號是惟一具有函數(shù)作用域的標(biāo)識符。2.3.1作用域第24頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.1 作用域這里的塊就是由“”和“”組成的塊語句(復(fù)合語句)。在塊中聲明的標(biāo)識符，其作用域從聲明處開始，一直到結(jié)束塊的花括號為止。塊作用域也稱作局部作用域，具有塊作用域的變量是局部變量。例如：void fun(void)/ 在形參中指定void，表示沒有形參，void可不要a的作用域b的作用域int a;/ a的作用域起始處cina;if (a0) a = -a;int b;/ b的作用域起始處/ b的作

34、用域終止處 / a的作用域終止處代碼中，聲明的局部變量a和b處在不同的塊中。其中變量a是在fun函數(shù)的函數(shù)體塊中，因此在函數(shù)體這個范圍內(nèi)，該變量是可見的。而b是在if語句塊中聲明的，故它的作用域是從聲明處開始到if語句結(jié)束處終止。a的作用域b的作用域第25頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.1 作用域需要說明的是：當(dāng)標(biāo)識符的作用域完全相同時，不允許出現(xiàn)相同的標(biāo)識符名。而當(dāng)標(biāo)識符具有不同的作用域時，卻允許標(biāo)識符同名。例如：void fun(void)塊A塊B/ 塊A開始int i;/ 塊B開始int i;i = 100;/ 塊B結(jié)束/ 塊A結(jié)束代碼中，在A和B塊中都聲

35、明了變量i，這是允許的，因為塊A和塊B不是同一個作用域。但同時出現(xiàn)另外一個問題，語句“i = 100;”中的i是使用A塊中的變量i還是使用B中的變量i？C+規(guī)定在這種作用域嵌套的情況下，如果內(nèi)層(塊B)和外層(塊A)作用域聲明了同名的標(biāo)識符，那么在外層作用域中聲明的標(biāo)識符對于該內(nèi)層作用域是不可見的。也就是說，在塊B聲明的變量i與塊A聲明的變量i無關(guān)，當(dāng)塊B中的i=100時，不會影響塊A中變量i的值。塊A塊B第26頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.1 作用域4. 文件作用域在所有函數(shù)外定義的標(biāo)識符稱為全局標(biāo)識符。全局標(biāo)識符的作用域是文件作用域，它從聲明之處開始，直到

36、文件結(jié)束一直是可見的。具有文件作用域的變量和常量稱為全局變量和全局常量，例如：const float PI = 3.14;/ 全局常量PI，其作用域從此開始到文件結(jié)束int a;/ 全局變量a，其作用域從此開始到文件結(jié)束void main( ) / void funA(int x) / 其中，全局常量PI和全局變量a的作用域是文件作用域。標(biāo)識符的文件作用域一般還有以下幾種情況：第27頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.1 作用域(1) 若函數(shù)定義在后，調(diào)用在前，必須進(jìn)行函數(shù)原型聲明。若函數(shù)定義在前，調(diào)用在后，函數(shù)定義包含了函數(shù)的原型聲明。一旦聲明了函數(shù)原型，函數(shù)標(biāo)識

37、符的作用域是從定義開始到源程序文件結(jié)束。例如：void funA(int x ); / 函數(shù)funA的作用域從此開始到文件結(jié)束void funB( ) / 函數(shù)funA的作用域從此開始到文件結(jié)束/ void main( ) / void funA(int x) / (2) 對于在頭文件中定義的標(biāo)識符，當(dāng)它們被預(yù)編譯時，會將頭文件的內(nèi)容在源文件的相應(yīng)位置展開，所以在頭文件中定義的標(biāo)識符的作用域可以看成從#include該頭文件開始的位置到源程序文件結(jié)束。例如，以前示例中頭文件iostream的std:cin和std:cout的作用域是從#include預(yù)處理指令開始一直到源程序文件結(jié)束。 注意，

38、若使用ANSI/ISO C+新文件格式的包含，則cin和cout的作用域是從using語句開始一直到源程序文件結(jié)束。第28頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.2 域運算符在C+中，若在塊作用域內(nèi)使用與局部標(biāo)識符同名的塊外標(biāo)識符時，則須使用域運算符“:”來引用，且該標(biāo)識符一定要是全局標(biāo)識符，即它具有文件作用域。例如： 例Ex_Process 在塊作用內(nèi)引用文件作用域的同名變量#include using namespace std;int i = 10;/ Aint main()int i = 20;/ Bint i = 5;/ Cint j;:i = :i + 4;

39、/ :i是引用A定義的變量i，不是B中的ij = :i + i;/ 這里不加:的i是C中定義的變量cout:i = :i, j = jn;cout:i = :i, i = in;/ 這里不加:的i是B中定義的變量return 0; 程序的運行結(jié)果為：需要說明的是，域運算符“:”往往還用于指定引用對象所屬的類、名稱空間等。第29頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型存儲類型是針對變量而言的，它規(guī)定了變量的生存期。無論是全局變量還是局部變量，編譯系統(tǒng)往往根據(jù)其存儲方式定義、分配和釋放相應(yīng)的內(nèi)存空間。變量的存儲類型反映了變量在哪開辟內(nèi)存空間以及占用內(nèi)存空間的有效

40、期限。在C+中，變量有4種存儲類型：自動類型、靜態(tài)類型、寄存器類型和外部類型，這些存儲類型是在變量定義時來指定的，其一般格式如下： ; 1. 自動類型和寄存器類型一般說來，用自動存儲類型聲明的變量都是限制在某個程序范圍內(nèi)使用，即為局部變量。從系統(tǒng)角度來說，自動存儲類型變量是采用動態(tài)分配方式在棧區(qū)中來分配內(nèi)存空間。因此，當(dāng)程序執(zhí)行到超出該變量的作用域時，就釋放它所占用的內(nèi)存空間，其值也隨之消失了。在C+語言中，聲明一個自動存儲類型的變量是在變量類型前加上關(guān)鍵字auto，例如：autoint i;若自動存儲類型的變量是在函數(shù)內(nèi)或語句塊中聲明的，則可省略關(guān)鍵字auto，例如：void fun()in

41、t i;/ 省略auto/ 第30頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型使用關(guān)鍵字register聲明寄存器類型的變量的目的是將所聲明的變量放入寄存器內(nèi)，從而加快程序的運行速度。例如：register int i;/ 聲明寄存器類型變量但有時，在使用register聲明時，若系統(tǒng)寄存器已經(jīng)被其他數(shù)據(jù)占據(jù)時，寄存器類型的變量就會自動當(dāng)作auto變量。2. 靜態(tài)類型從變量的生存期來說，一個變量的存儲空間可以是永久的，即在程序運行期間該變量一直存在，如全局變量；也可以是臨時的，如局部變量，當(dāng)流程執(zhí)行到它的說明語句時，系統(tǒng)為其在棧區(qū)中動態(tài)分配一個臨時的內(nèi)存空間，并

42、在它的作用域中有效，一旦流程超出該變量的作用域時，就釋放它所占用的內(nèi)存空間，其值也隨之消失。但是，若在聲明局部變量類型前面加上關(guān)鍵字static，則將其定義成了一個靜態(tài)類型的變量。這樣的變量雖具有局部變量的作用域，但由于它是用靜態(tài)分配方式在靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)中來分配內(nèi)存空間。因此，在這種方式下，只要程序還在繼續(xù)執(zhí)行，靜態(tài)類型變量的值就一直有效，不會隨它所在的函數(shù)或語句塊的結(jié)束而消失。簡單地說，靜態(tài)類型的局部變量雖具有局部變量的作用域，但卻有全局變量的生存期。 值得注意的是，如需定義一個很大的數(shù)組時，則應(yīng)將數(shù)組定義成全局?jǐn)?shù)組或?qū)?shù)組的存儲類型定義成static，而不應(yīng)定義成自動存儲類型或局部數(shù)組，因為靜

43、態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存要比棧區(qū)內(nèi)存大許多。例如：static intarray5000;/ 指定靜態(tài)存儲類型第31頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型需要說明的是，靜態(tài)類型的局部變量只在第一次執(zhí)行時進(jìn)行初始化，正因為如此，在聲明靜態(tài)類型變量時一定要指定其初值，若沒有指定，編譯器還會將其初值置為0。例如：例Ex_Static 使用靜態(tài)類型的局部變量#include using namespace std;void count()int i = 0;static int j = 0; / 靜態(tài)類型i+;j+;couti = i, j = jn;int main()c

44、ount();count();return 0;第32頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四 2.3.3 存儲類型程序中，當(dāng)?shù)?次調(diào)用函數(shù)count時，由于變量j是靜態(tài)類型，因此其初值設(shè)為0后不再進(jìn)行初始化，執(zhí)行j+后，j值為1，并一直有效。第2次調(diào)用函數(shù)count時，由于j已分配內(nèi)存且進(jìn)行過初始化，因此語句“static int j = 0;”被跳過，執(zhí)行j+后，j值為2。故程序運行結(jié)果為： 事實上，在程序中聲明的全局變量總是靜態(tài)存儲類型，若在全局變量前加上static，使該變量只在這個源程序文件內(nèi)使用，稱之為全局靜態(tài)變量或靜態(tài)全局變量。若一個程序由一個文件組成，在聲明全局

45、變量時，有無static并沒有區(qū)別，但若多個文件組成一個程序時，加與不加static，其作用完全不同。例如： 第33頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型 例Ex_StaticScope 使用靜態(tài)類型的全部變量(1) 用Visual C+中的AppWizard創(chuàng)建一個控制臺應(yīng)用程序Ex_StaticScope，在創(chuàng)建過程中選擇項目類型為“一個簡單的程序(A simple application)”。(2) 在Ex_StaticScope.cpp文件中添加下列代碼：#include stdafx.h#include using namespace std;i

46、nt n;void f();/ 先作函數(shù)原型聲明，函數(shù)定義在另一個文件中int main()n = 20;coutn = nn;f();return 0;第34頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型代碼中，#include stdafx.h語句是Visual C+應(yīng)用程序向?qū)ё詣犹砑拥?。stdafx.h是每個Visual C+應(yīng)用程序所必有的預(yù)編譯頭文件，程序所用到的Visual C+頭文件包含語句一般均應(yīng)添加到這個文件中。函數(shù)f先在該文件中作函數(shù)的原型聲明，函數(shù)的定義在另一個文件中，這是Visual C+所允許的。選擇“文件”“新建”菜單命令，默認(rèn)時會自

47、動將“新建”對話框切換到“文件”頁面，選中“C+ Source File”文件類型，在文件編輯框中輸入Ex_StaticScope_1.cpp，如圖2.3所示。單擊確定按鈕，在Ex_StaticScope_1.cpp中添加下列代碼：#include stdafx.h#include using namespace std;static int n;/ 默認(rèn)初值為0void f()/ 函數(shù)定義n+;/ 這里的n是本文件定義的靜態(tài)類型變量coutn = nn; 第35頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型圖2.3 向項目中添加C+文件項目Ex_StaticSc

48、ope運行后，其結(jié)果如下： 可見，函數(shù)f輸出1而不是21，表明Ex_StaticScope.cpp中的全局變量n和Ex_Static- Scope_1.cpp中的靜態(tài)全局變量n是互不相干的。因此，靜態(tài)全局變量對組成該程序的其他源文件是無效的，它能很好地解決在程序多文件組織中全局變量的重名問題。同靜態(tài)全局變量相類似，靜態(tài)函數(shù)也是在某個函數(shù)聲明前加上static，它的目的也是使該函數(shù)只在聲明的源文件中使用，對于其他源文件則無效。 第36頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型3. 外部類型使用關(guān)鍵字extern聲明的變量稱為外部變量，一般是指定義在本程序外部的變

49、量。當(dāng)某個變量被聲明成外部變量時，不必再次為它分配內(nèi)存就可以在本程序中引用這個變量。在C+中，只有在兩種情況下需要使用外部變量。第一種情況：在同一個源文件中，若定義的變量使用在前，聲明在后，這時在使用前要聲明為外部變量。例如： 例Ex_Extern1 同一個源文件中的外部變量使用#include using namespace std;extern int a;/ 聲明外部變量a，/ 若沒有此語句，函數(shù)count中的語句將出錯void count()a+;coutan;int a = 10;/ 外部變量a的實際聲明處int main()count();coutan;return 0;第37頁，

50、共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型運行結(jié)果為： 第二種情況：當(dāng)由多個文件組成一個完整的程序時，在一個源程序文件中定義的變量要被其他若干個源文件引用時，引用的文件中要用extern對該變量作外部聲明。例如，創(chuàng)建一個Ex_Extern2項目，包含兩個源文件，一個是Ex_Extern2.cpp，另一個是Ex_Extern2_1.cpp。 例Ex_ Extern2 不在同一個源文件中的外部變量使用 Ex_Extern2.cpp文件內(nèi)容#include stdafx.h#include using namespace std;int n;void f();int m

51、ain()n = 20;coutn = nn;f();return 0; 第38頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.3.3 存儲類型 Ex_Extern2_1.cpp文件內(nèi)容#include stdafx.h#include using namespace std;extern int n;/ 外部變量聲明，它在另一個文件中定義void f()n+;coutn = nn;項目Ex_StaticScope經(jīng)運行后，結(jié)果如下： 需要注意的是：(1) 可以對同一個變量進(jìn)行多次extern的聲明。若在聲明時，給一個外部變量賦初值，則編譯器認(rèn)為是一個具體的變量定義，而不是一個外部

52、變量的聲明，此時要注意同名標(biāo)識符的重復(fù)定義。例如：extern int n = 1;/ 變量定義int n;/ 錯誤：變量n重復(fù)定義(2) 雖然外部變量對不同源文件中或函數(shù)之間的數(shù)據(jù)傳遞特別有用。但也應(yīng)該看到，這種能被許多函數(shù)共享的外部變量，其數(shù)值的任何一次改變，都將影響到所有引用此變量的函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果，其危險性是顯然的。 第39頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.4 名稱空間在C+中，定義一個名稱空間的格式如下：2.4.1 名稱空間的定義namespace 標(biāo)識符成員；體其中，namespace是C+關(guān)鍵字，標(biāo)識符用作名稱空間的名稱，屬于該名稱空間體中的變量、函數(shù)、結(jié)

53、構(gòu)、枚舉、聯(lián)合以及以后要討論的類等都可以認(rèn)為是該名稱空間的成員。需要說明的是：第40頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.4.1 名稱空間的定義(1) 同一個文件中，可以允許定義多個名稱空間。一旦定義名稱空間后，標(biāo)識符就標(biāo)識名稱空間體的那個區(qū)域。例如：using namespace std;namespace DING1char name = this is in DING1 region!;void showname( void )coutnameendl;namespace DING2char name = this is in DING2 region!;void

54、showname( void )coutnameendl;盡管名稱空間DIN1和DING2中定義的成員名都相同，但它們由于分屬不同的名稱區(qū)域，因而是合法的。此后，在引用各自的成員時就可使用域作用符來指定DIN1或DING2來標(biāo)識各自所在的名稱區(qū)域。第41頁，共52頁，2022年，5月20日，11點0分，星期四2.4.1 名稱空間的定義(2) 名稱空間中的函數(shù)、類等可稱為成員函數(shù)和成員類。成員函數(shù)的原型必須在名稱空間體中聲明，而此時的函數(shù)定義稱為函數(shù)的實現(xiàn)，可以在體內(nèi)完成，也可在體外完成。例如，前面名稱空間DING1和DING2的成員函數(shù)showname的聲明和定義都是在體內(nèi)一起完成的，若將成員函數(shù)showname的實現(xiàn)放在體外完成，則必須用域作用符“:”指明其所屬名稱空間。例如：using namespace std;namespace DING1char name = this is in DING1 region!;void shown