第 8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 。
8.1 函数的定义与调用
8.2 函数的嵌套调用与递归调用
8.3 数组作为函数参数
8.4 内部变量与外部变量
8.5 内部函数与外部函数
8.6 变量的动态存储与静态存储
[Return]
8.1 函数的定义与调用
8.1.1 函数的定义
8.1.2 函数的返回值与函数类型
8.1.3 对被调用函数的说明和函数原型
8.1.4 函数的调用
8.1.5 函数的形参与实参
[Return]
8.1,1 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 。
( 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 。
[案例 8.1] 定义一个函数,用于求两个数中的大数 。
/*案例代码文件名,AL8_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 ]
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]
8.1.2 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,。
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]
8.1.3 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]
8.1.4 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 。
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 。
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]
8.1.5 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 。
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 8.3] 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,AL8_3.C*/
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 ]
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]
8.2 函数的嵌套调用和递归调用
8.2.1 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 8-1。
[案例 8.4] 计算 s=1k+2k+3k+…… +N k
/*案例代码文件名,AL8_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;
}
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 ]
8.2.2 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 。
[案例 8.5] 用递归法计算 n!。
/*案例代码文件名,AL8_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);
}
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]
8.3 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。
8.3.1 数组元素作为函数参数
8.3.2 数组名作为函数的形参和实参
[Return]
8.3.1 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 8.6] 写一函数,统计字符串中字母的个数 。
/*案例代码文件名,AL8_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);
}
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 ]
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]
8.3.2 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 8.8] 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,AL8_8.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;
}
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 ]
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]
8.4 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 。
8.4.1 内部变量
8.4.2 外部变量
[Return]
8.4.1 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 。
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 m,n;
……
} /*m,n作用域:仅限于函数 main()中 */
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]
8.4.2 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 。
[案例 8.9] 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,AL8_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 ]
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。
[案例 8.10] 外部变量的定义与说明 。
/*案例代码文件名,AL8_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]
8.5 内部函数和外部函数
8.5.1 内部函数(又称静态函数)
8.5.2 外部函数
8.5.3 多个源程序文件的编译和连接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 。
[Return]
8.5.1 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]
8.5.2 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:
[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 8.11] 外部函数应用。
( 1)文件 mainf.c
main()
{ extern void input(… ),process(… ),output(… );
input(… ); process(… ); output(… );
}
( 2) 文件 subf1.c
……
extern void input(…… ) /*定义外部函数 */
{…… }
( 3) 文件 subf2.c
……
extern void process(…… ) /*定义外部函数 */
{…… }
( 4) 文件 subf3.c
……
extern void output(…… ) /*定义外部函数 */
{…… }
[Return]
8.5.3 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 。
( 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 !
( 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]
8.6 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 。
8.6.1 内部变量的存储方式
8.6.2 外部变量的存储方式
[Return]
8.6.1 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
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 。
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!
[案例 8.13]自动变量与静态局部变量的存储特性 。
/*案例代码文件名,AL8_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 ]
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]
8.6.2 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。
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。
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]