C語言 第4章 函數(shù)與編譯預處理

2023/2/11第4章函數(shù)與預處理命令C

語言程序設(shè)計2023/2/12

4.1概述4.2函數(shù)的定義4.3函數(shù)的調(diào)用4.4函數(shù)的嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用4.5局部變量和全局變量及其作用域4.6變量的存儲類別及變量的生存期4.7編譯預處理[自學]2023/2/134.1概述①程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性好。②減少重復編碼的工作量。③可多人共同編制一個大程序，縮短程序設(shè)計周期，提高程序設(shè)計和調(diào)試的效率。使用函數(shù)的好處……C程序源程序文件n函數(shù)1函數(shù)m……源程序文件1函數(shù)1函數(shù)n2023/2/14【例4.1】求一個整數(shù)的立方。intcube(intx)

/*函數(shù)定義*/{return(x*x*x);}main(){intf,a;printf("\nEnteranintegernumber：");scanf("%d",&a);f=cube(a);

printf("%d*%d*%d=%d\n",a,a,a,f);}程序運行情況如下：Enteranintegernumber：22*2*2=8函數(shù)調(diào)用程序的執(zhí)行總是從main函數(shù)開始【例4.1】求一個整數(shù)的立方。5main函數(shù){

……

調(diào)用函數(shù)

f=cube(a);

……}函數(shù)

intcube(intx)

{

……

return(…);}2023/2/16⑴一個C源程序可以由一個或多個源程序文件組成。C編譯系統(tǒng)在對C源程序進行編譯時是以文件為單位進行的。⑵一個C源程序文件可以由一個或多個函數(shù)組成。所有函數(shù)都是獨立的。主函數(shù)可以調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)可以相互調(diào)用。⑶在一個C程序中，有且僅有一個主函數(shù)main。C程序的執(zhí)行總是從main函數(shù)開始，調(diào)用其它函數(shù)后最終回到main函數(shù)，在main函數(shù)中結(jié)束整個程序的運行。說明2023/2/17⑷函數(shù)的種類從使用的角度看：①標準庫函數(shù)庫函數(shù)是由系統(tǒng)提供的。如：getchar()、sqrt(x)等。在程序中可以直接調(diào)用它們。附錄A②用戶自定義函數(shù)如:例4.1中的cube函數(shù)。(4)數(shù)學庫函數(shù)由C編譯系統(tǒng)定義的一類數(shù)學函數(shù)，存放在系統(tǒng)函數(shù)庫中，用戶可以根據(jù)需要隨時調(diào)用常用函數(shù)如：fabs、sqrt、sin、pow、rand(常用數(shù)學函數(shù)參見教材P100表4-1和附錄B

)函數(shù)調(diào)用形式：函數(shù)名（［參數(shù)表］）例如：sqrt(x)89#include<math.h>#include<stdio.h>voidmain(){floatx=4.5;printf("%f,%f,%f\n",sqrt(x),pow(x,2),fabs(-x));}輸出結(jié)果：2.121320,20.250000,4.500000⑷函數(shù)的種類

float

pow(float

x,

float

y);2023/2/110⑷函數(shù)的種類從函數(shù)定義形式分：①有參函數(shù)在主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)之間通過參數(shù)進行數(shù)據(jù)傳遞，如：intcube(intx){…}

②無參函數(shù)在調(diào)用無參函數(shù)時，主調(diào)函數(shù)不需要將數(shù)據(jù)傳遞給無參函數(shù)。如：getchar()2023/2/111【例4.2】無參函數(shù)的定義與調(diào)用。voidwelcome(){printf("*********************************\n");printf("WelcometoChina\n");printf("*********************************\n");}main(){ welcome(); }

程序的輸出結(jié)果如下：*********************************

WelcometoChina*********************************2023/2/1124.2.1函數(shù)的定義函數(shù)定義的一般形式函數(shù)類型函數(shù)名(類型名形式參數(shù)1，…

){說明語句

執(zhí)行語句}例如：求兩個數(shù)的最大值。

int

max(intx,inty){intz;z=x>y?x:y;return(z);}類型省略時默認為int類型有參函數(shù)

2023/2/113intmax(x,y)intx,y;{intz;z=x>y?x:y;return(z);}intmax(x,y){intx,y;……}或intmax(intx,y){……}intmax(x,y)intx,y,z;{z=x>y?x:y;return(z);}花括號中也可以為空，這種函數(shù)叫空函數(shù)。不能在函數(shù)體內(nèi)定義其他函數(shù)，即函數(shù)不能嵌套定義。形參也可以這樣定義如下定義都是錯誤的

√2023/2/114函數(shù)名(實參表列)在C語言中，把函數(shù)調(diào)用也作為一個表達式。因此凡是表達式可以出現(xiàn)的地方都可以出現(xiàn)函數(shù)調(diào)用。例如：①welcome();

②if(iabs(a)>max)max=iabs(a);

③m=max(c,max(a,b));4.2.2函數(shù)的調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般形式：2023/2/115intsum100(){inti,t=0;for(i=1;i<=100;i++)t+=i;return(t);}main(){ints;s=sum100();printf("%d\n",s);}程序輸出結(jié)果：5050intsum(intx){inti,t=0;for(i=1;i<=x;i++)t+=i;return(t);}main(){ints;s=sum(100);printf("%d\n",s);}【例4.3】求1～100的累加和。思考：兩個程序有何不同程序輸出結(jié)果：5050？2023/2/116voidswap(intx,inty){intz;z=x;x=y;y=z; printf("\nx=%d,y=%d",x,y);}main(){inta=10,b=20;swap(a,b);printf("\na=%d,b=%d\n",a,b);}4.2.3函數(shù)參數(shù)與函數(shù)的返回值1．函數(shù)的形式參數(shù)與實際參數(shù)程序輸出結(jié)果：x=20,y=10a=10,b=20形式參數(shù)（形參）實際參數(shù)（實參）【例4.4】編一程序，將主函數(shù)中的兩個變量的值傳遞給swap函數(shù)中的兩個形參，交換兩個形參的值。單向值傳遞2023/2/117有關(guān)形參和實參的說明：

①當函數(shù)被調(diào)用時才給形參分配內(nèi)存單元。調(diào)用結(jié)束，所占內(nèi)存被釋放。②實參可以是常量、變量或表達式，但要求它們有確定的值。③實參與形參類型要一致，字符型與整型兼容。④實參與形參的個數(shù)必須相等。在函數(shù)調(diào)用時，實參的值賦給與之相對應(yīng)的形參?！皢蜗蛑祩鬟f”注意：在VC中，實參的求值順序是從左到右。voidswap(inta,intb){intz;z=a;a=b;b=z; printf("\na=%d,b=%d",a,b);}main(){inta=10,b=20;swap(a,b);printf("\na=%d,b=%d\n",a,b);}2023/2/118【例4.5】函數(shù)調(diào)用中實參的求值順序。voidfun(inta,intb){printf("a=%d,b=%d\n",a,b);}main(){intm=5;fun(3+m,m++);}程序輸出結(jié)果：VC下：a=8,b=52023/2/1192.函數(shù)的類型與函數(shù)的返回值說明：①函數(shù)的類型決定了函數(shù)返回值的類型。②無返回值的函數(shù)應(yīng)將其類型定義為void（空）類型。③若省略函數(shù)的類型，系統(tǒng)默認其為int型⑴函數(shù)的類型【例4.6】輸出兩個數(shù)中的大數(shù)。intmax(intx,inty){intz;z=x>y?x:y;

return(z);/*返回z的值*/}voidmain(){inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);c=max(a,b);printf("maxis%d\n",c);}2023/2/120函數(shù)的返回值是通過return語句帶回到主調(diào)函數(shù)的功能：終止函數(shù)的運行，返回主調(diào)函數(shù)，若有返回值，將返回值帶回主調(diào)函數(shù)。說明：①若函數(shù)沒有返回值，return語句可以省略。②return語句中的表達式類型一般應(yīng)和函數(shù)的類型一致，如果不一致，系統(tǒng)自動將表達式類型轉(zhuǎn)換為函數(shù)類型。⑵函數(shù)的返回值return語句格式：return(表達式);或

return表達式

;或return;2023/2/121【例4.8】計算并輸出圓的面積。s(intr){return3.14*r*r;}main(){intr,area;scanf("%d",&r);printf("%d\n",s(r));}自動轉(zhuǎn)換為int型思考：若要得到單精度實型的圓面積，程序應(yīng)如何修改程序運行情況如下：212？【例4-8】編寫函數(shù)實現(xiàn)兩組變量的顯示22定義2組，共8個整型變量a1……a4，b1……b4，

要求：輸入字符a和整數(shù)1，顯示a1變量的值，輸入字符b和整數(shù)4，顯示b4變量的值……23#include<stdio.h>intArrayOperating(inti,charch){inta1=1,a2=0,a3=3,a4=5;intb1=2,b2=0,b3=4,b4=3;switch(i){case1: switch(ch) {case'a':returna1;case'b':returnb1; } case2:……case3:……case4:……}}？“break;”

voidmain(){inti;charch;printf("輸入顯示的變量，形式如：a1或b4：");scanf("%c%d",&ch,&i);printf("%c%d=%d\n",ch,i,ArrayOperating(i,ch));}2023/2/124

4.2.4對被調(diào)函數(shù)的聲明和函數(shù)原型變量要先定義后使用，函數(shù)也如此。即被調(diào)函數(shù)的定義要出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)的定義之前。如swap函數(shù):允許整型函數(shù)（且參數(shù)也是整型）的定義出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)之后。如max函數(shù):voidswap(intx,inty){…}main(){…

swap(a,b);}main(){…c=max(a,b);}max(intx,inty){…}4.2.4對被調(diào)函數(shù)的聲明和函數(shù)原型25

函數(shù)類型函數(shù)名(參數(shù)類型1參數(shù)名1，…);函數(shù)類型函數(shù)名(參數(shù)類型1，參數(shù)類型2，…);第二種形式省略了參數(shù)名，也稱為函數(shù)的原型。如果非整型函數(shù)在主調(diào)函數(shù)之后定義，則應(yīng)在主調(diào)函數(shù)中或主調(diào)函數(shù)之前對被調(diào)函數(shù)進行聲明。對被調(diào)函數(shù)進行聲明的一般形式:2023/2/126main(){voidcalc(floatx,floaty,charopr);

floata,b;charopr;printf("\nInputexpression:");scanf("%f%c%f",&a,&opr,&b);calc(a,b,opr);}voidcalc(floatx,floaty,charopr){switch(opr){case'+':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x+y);return;case'-':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x-y);return;case'*':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x*y);return;case'/':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x/y);return;default:printf("Operatorerr!\n");}}對被調(diào)函數(shù)的聲明【例4.9】計算并輸出兩個數(shù)的和、差、積、商。2023/2/127對被調(diào)函數(shù)進行聲明的一般形式思考:以下哪種情況需要在主調(diào)函數(shù)中對被調(diào)函數(shù)聲明被調(diào)函數(shù)定義在前，主調(diào)函數(shù)定義在后。主調(diào)函數(shù)定義在前，被調(diào)函數(shù)定義在后，且被調(diào)函數(shù)的類型不是整型的。被調(diào)函數(shù)定義在后，但被調(diào)函數(shù)的類型是整型。？2023/2/128

圖4.2驗證哥德巴赫猜想輸入n的值for(a=6;a<=n;a+=2)for(b=3;b<=a/2;b+=2)b是素數(shù)？TFc=a-bc是素數(shù)？TF輸出：a、b、c的值break;【例4.10】哥德巴赫猜想之一是任何一個大于5的偶數(shù)都可以表示為兩個素數(shù)之和。驗證這一論斷。?2023/2/129#include"math.h"intprime(intn);

main(){inta,b,c,n;scanf("%d",&n);for(a=6;a<=n;a+=2)for(b=3;b<=a/2;b+=2) if(prime(b)){c=a-b;if(prime(c)){printf("%d=%d+%d\n",a,b,c);break;}}}/*窮舉法判斷素數(shù)*/intprime(intn){inti;for(i=2;i<=sqrt(n);i++)if(n%i==0)return0;return1;}可以在main函數(shù)的前面對prime函數(shù)進行聲明。實際上，該聲明可以省略，為什么？程序如下：2023/2/1304.4函數(shù)的嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用main函數(shù){

……

調(diào)用函數(shù)A;

……}函數(shù)A{……

調(diào)用函數(shù)B；

……}函數(shù)B{

……

……

……}4.4.1函數(shù)的嵌套調(diào)用2023/2/131【例4.15】函數(shù)的嵌套調(diào)用main(){intn=3;printf("%d\n",sub1(n));}sub1(intn){inti,a=0;for(i=n;i>0;i--)a+=sub2(i);returna;}sub2(intn){returnn+1;}程序輸出結(jié)果：92023/2/1324.4.2函數(shù)的遞歸調(diào)用不要求!遞歸調(diào)用：直接或間接地調(diào)用函數(shù)本身2023/2/1334.5局部變量和全局變量及其作用域4.5.1變量的作用域4.5.2局部變量及其作用域變量的作用域：變量在程序中可以被使用的范圍。根據(jù)變量的作用域可以將變量分為局部變量和全局變量。局部變量（內(nèi)部變量）：在函數(shù)內(nèi)或復合語句內(nèi)定義的變量以及形參。作用域：函數(shù)內(nèi)或復合語句內(nèi)?！纠?.19】分析下面程序的運行結(jié)果及變量的作用域。問題：一個變量在程序的哪個函數(shù)中都能使用嗎？2023/2/134voidsub(inta,intb){intc;a=a+b;b=b+a;c=b-a;printf("sub:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}局部變量main(){inta=1,b=1,c=1; printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);sub(a,b);printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);

{inta=2,b=2;printf("comp:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}局部變量局部變量“分程序”或“程序塊”程序輸出結(jié)果：main: a=1b=1c=1sub: a=2b=3c=1main:a=1b=1c=1comp:a=2b=2c=1main: a=1b=1c=12023/2/1354.5.3全局變量及其作用域全局變量（外部變量）：在函數(shù)外部定義的變量。作用域：從定義變量的位置開始到本源文件結(jié)束。如在其作用域內(nèi)的函數(shù)或分程序中定義了同名局部變量，則在局部變量的作用域內(nèi)，同名全局變量暫時不起作用。【例4.20】全局變量和局部變量的作用域。2023/2/136inta=5; voidf(intx,inty) {intb,c; b=a+x;c=a-y;printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);}局部變量main(){intb=6,c=7; f(b,c);printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

{inta=9,b=8; printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

{

c=10; printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

}printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

}printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);}局部變量局部變量程序輸出結(jié)果：511-2567987981098105610全局變量2023/2/1374.6變量的存儲類別及變量的生存期4.6.1變量的生存期與變量的存儲分類變量的生存期：變量在內(nèi)存中占據(jù)存儲空間的時間。思考：1.何時為變量分配內(nèi)存單元？

2.將變量分配在內(nèi)存的什么區(qū)域？3.變量占據(jù)內(nèi)存的時間（生存期）？程序代碼區(qū)靜態(tài)存儲區(qū)動態(tài)存儲區(qū)存儲分配動態(tài)存儲變量靜態(tài)存儲變量2023/2/1384.6.2變量的存儲類別變量的屬性數(shù)據(jù)類型：決定為變量分配內(nèi)存單元的長度，數(shù)據(jù)的存放形式，數(shù)的范圍。存儲類別：決定了變量的生存期，給它分配在哪個存儲區(qū)。2023/2/139變量定義語句的一般形式存儲類別數(shù)據(jù)類型變量名1,…,變量名n;auto（自動的）

register（寄存器的）static（靜態(tài)的）

extern（外部的）1．自動變量（auto類別）局部變量可以定義為自動變量。main()

{intx,y;…}main()

{[auto]intx,y;…}自動變量等價可省2023/2/140main(){inta,b,c;

printf(“Entera，b:\n”);scanf(“%d%d”,&a,&b);c=sum(a,b);printf(“Sum=%d\n”,c);}sum(inta,intb){intc=0;

c=a+b;return(c);}printf(“Entera，b:\n”);scanf(“%d%d”,&a,&b);c=sum(a,b);c=a+b;return(c);printf(“Sum=%d\n”,c);main()Entera,b:內(nèi)存用戶區(qū)靜態(tài)存儲區(qū)am

不定bm

不定cm

不定12<回車>as=1bs=2cs=0bm=2am=1sum(inta,intb)Sum=3程序程序區(qū)動態(tài)存儲區(qū)觀察下列程序運行時變量的存儲情況單擊開始運行as=1bs=2cs=3運行結(jié)束cm=3

2023/2/141⑴內(nèi)存分配調(diào)用函數(shù)或執(zhí)行分程序時在動態(tài)存儲區(qū)為其分配存儲單元，函數(shù)或分程序執(zhí)行結(jié)束，所占內(nèi)存空間即刻釋放。⑵變量的初值定義變量時若沒賦初值，變量的初值不確定；如果賦初值則每次函數(shù)被調(diào)用時執(zhí)行一次賦值操作。⑶生存期

在函數(shù)或分程序執(zhí)行期間。⑷作用域自動變量所在的函數(shù)內(nèi)或分程序內(nèi)。自動變量2023/2/1422．靜態(tài)變量（static類別）除形參外，局部變量和全局變量都可以定義為靜態(tài)變量。局部靜態(tài)變量（或稱內(nèi)部靜態(tài)變量）全局靜態(tài)變量（或稱外部靜態(tài)變量）靜態(tài)變量靜態(tài)變量staticinta;main(){floatx,y;…}f(){staticintb=1;……}全局靜態(tài)變量局部靜態(tài)變量自動變量不能省2023/2/143staticintb=0;main(){int a=2,i;for(i=0;i<2;i++)printf("%4d",f(a));printf("\n");}intf(inta){staticintc=3;b++;c++;return(a+b+c);}內(nèi)存用戶區(qū)靜態(tài)存儲區(qū)程序區(qū)動態(tài)存儲區(qū)【例4.22】靜態(tài)變量的使用。b=0c=3main()程序am=2i不定for(i=0;i<2;i++)i=0printf("%4d",f(a));intf(inta)af

=2c=4b++;c++;b=1return(a+b+c);

7for(i=0;i<2;i++)i=1printf("%4d",f(a));intf(inta)af

=2b++;c++;b=2c=5return(a+b+c);

9i=2printf("\n");單擊開始運行運行結(jié)束for(i=0;i<2;i++)2023/2/144⑴內(nèi)存分配編譯時，將其分配在內(nèi)存的靜態(tài)存儲區(qū)中，程序運行結(jié)束釋放該單元。⑵靜態(tài)變量的初值若定義時未賦初值，在編譯時，系統(tǒng)自動賦初值為0；若定義時賦初值，則僅在編譯時賦初值一次，程序運行后不再給變量賦初值。⑶生存期整個程序的執(zhí)行期間。⑷作用域局部靜態(tài)變量的作用域是它所在的函數(shù)或分程序。全局靜態(tài)變量的作用域是從定義處開始到本源文件結(jié)束。靜態(tài)變量靜態(tài)變量例2023/2/145voidcompare(){inta=0;

staticintb=0;

a=a+1;

b=b+1;printf(“a=%d,b=%d\n”,a,b);}voidmain(){inti;for(i=1;i<4;i++)

{printf(“No%dcall:”,i); compare();

}}No1call:

a=1,b=1No2call:a=1,b=2No3call:a=1,b=32023/2/146intc;staticinta;main(){floatx,y;…}chars;f(){staticintb=1;……}3.外部變量（extern類別）在函數(shù)外定義的變量若沒有用static說明，則是外部變量。外部變量只能隱式定義為extern類別，不能顯式定義。全局靜態(tài)變量自動變量局部靜態(tài)變量外部變量2023/2/147⑴內(nèi)存分配編譯時，將其分配在靜態(tài)存儲區(qū)，程序運行結(jié)束釋放該單元。⑵變量的初值若定義變量時未賦初值，在編譯時，系統(tǒng)自動賦初值為0。⑶生存期整個程序的執(zhí)行期間。⑷作用域從定義處開始到本源文件結(jié)束。此外，還可以用extern進行聲明，以使其作用域擴大到該程序的其它文件中。外部變量問題：全局靜態(tài)變量的作用域可以擴展到本程序的其它文件嗎？2023/2/148外部變量聲明的一般格式

extern

數(shù)據(jù)類型變量名1，…，變量名n；或

extern

變量名1，…，變量名n；注意：①外部變量聲明用關(guān)鍵字extern，而外部變量的定義不能用extern，只能隱式定義。②定義外部變量時，系統(tǒng)要給變量分配存儲空間，而對外部變量聲明時，系統(tǒng)不分配存儲空間，只是讓編譯系統(tǒng)知道該變量是一個已經(jīng)定義過的外部變量，與函數(shù)聲明的作用類似。2023/2/149intp=1,q=5;floatf1(inta){externcharc1,c2;……}charc1,c2;charf2(intx,inty){……}main(){……}外部變量聲明定義外部變量定義外部變量思考：在f1函數(shù)中聲明c1、c2的作用是什么？如何修改程序使所有函數(shù)都可以使用外部變量而又不需要聲明？【例4.24】在一個文件內(nèi)聲明外部變量。2023/2/150【例4.25】在多文件的程序中聲明外部變量。file1.c文件中程序如下：inti;main(){voidf1(),f2(),f3();i=1;f1();printf("\tmain:i=%d",i);f2();printf("\tmain:i=%d",i);f3();printf("\tmain:i=%d\n",i);}voidf1(){i++;printf("\nf1:i=%d",i);}file2.c文件中程序如下：externinti;

voidf2(){inti=3;printf("\nf2:i=%d",i);}voidf3(){i=3;printf("\nf3:i=%d",i);}程序輸出結(jié)果：f1:i=2main:i=2f2:i=3main:i=2f3:i=3main:i=3聲明外部變量定義外部變量2023/2/1514.寄存器變量（register類別）只有函數(shù)內(nèi)定義的變量或形參可以定義為寄存器變量。寄存器變量的值保存在CPU的寄存器中。受寄存器長度的限制，寄存器變量只能是char、int和指針類型的變量?！纠?.26】寄存器變量的使用。main(){longintsum=0;

registerinti;for(i=1;i<=1000;i++)sum+=i;printf("sum=%ld\n",sum);}程序輸出結(jié)果：sum=5005002023/2/1524.6.3歸納變量的分類