第八章函数

第八章函数

学习目标 • 掌握函数的定义和调用 • 掌握实参和形参的关系 • 掌握内部变量和外部变量的概念 • 掌握动态变量和静态变量的概念

结构化程序设计

结构化程序设计 • 什么是结构化程序设计？自上而下逐步细化的模块化程序设计方法 • 结构化程序设计的好处是什么？复杂问题简单化便于多人协作完成一个大的任务提高程序可维护性、可读性模块复用 • C语言中如何实现结构化程序设计？模块化在C语言中用函数实现

函数基础

问题提出 • 我们在完成一项工作的时候往往需要由几个人，几个部门甚至几个单位共同来完成。 • 编写一个应用程序也是这样，可以将整个程序分解若干个程序模块，每个程序模块完成一个特定的功能，每个人负责一个或者几个程序模块，分别编写完成。 • c程序库已经提供了一些常用的函数，但是这远远不够，我们需要根据实际编程的要求自定义一些函数，通过自定义函数实现所要求的程序模块功能。

函数实例 #include <stdio.h> #include <math.h> main() //主函数 { int iNo,b; printf(“input a number:\n”);//输出函数 scanf(“%d”,&iNo); //输入函数 b=sqrt(iNo); //求平方根函数 printf(“%d”,b); //输出函数 }

函数实例 /*从键盘输入3个数，求和并输出。*/ #include <math.h> #include <stdio.h> int myAdd(int x,int y,int z) { int s; s=x+y+z; return s; } main() { int iNo1,iNo2,iNo3,sum; printf("input 3 numbers:\n");//输出函数 scanf("%d%d%d",&iNo1,&iNo2,&iNo3); //输入函数 sum=myAdd(iNo1,iNo2,iNo3); //用户自定义函数 printf("sum=%d",sum); //输出函数 }

什么是函数？ 函数：一段函数就是一段实现一定功能的代码，就像一台具有某种功能机器。因此函数的调用就类似启动一台机器来完成某个任务。 C语言中，函数是实现模块化的工具。

问题提出：使用函数解决 输入若干个学生的学号、某门课程的平时成绩和期末成绩，计算出总评成绩。其中，总评成绩 = 50%*平时成绩＋50％*期末成绩最后，从键盘输入一个学生的学号，查询该生的平时成绩、期末成绩和总评成绩。

问题分析：函数解题思路 • 定义若干具有不同功能的函数，在main函数中分别调用它们，用以解决这个问题。如： • main() • { • /*定义必要的变量*/ • inputScore(); /*输入学生学号及成绩信息* / • computeTotalScore();/*计算每个学生的总成绩*/ • searchByNo(); /*按学号查找某个学生的信息*/ • printSearchInfo();/*输出查找到的学生信息*/ • } main函数只负责解决问题的流程；具体子问题的实现交给不同的函数去处理。

函数体 函数的定义除了系统提供的函数外，我们都需要对函数进行定义。函数定义的通用形式为：返回值数据类型函数名称([参数数据类型参数1 ] ,[ 参数数据类型参数2, …]) { … } 函数首部

函数定义案例1 无参数无返回值的函数如：定义printStar函数，用以在屏幕上输出5个*符号。 void printStar( ) { int star; for(star=1; star<=5; star++) printf("*"); printf("\n") ; } 函数无返回值时使用的数据类型

函数的调用 • 无参的调用形式： • 函数名();

无参数无返回值的函数的调用 #include <stdio.h> main( ) { printStar( );//函数调用 } void printStar( ) { int star; for(star=1; star<=5; star++) printf("*"); printf("\n") ; }

自定义函数的声明 在程序的开头加上对应函数的声明，就不会出现函数未定义(或重复定义)的错误。函数声明的形式：返回值类型函数名称([参数类型参数1, …]) ; 其中前面的与函数定义时的首部完全一样，但末尾必须加“;”。如对printStar函数的声明为： void printStar( );

无参数无返回值的函数的声明 #include <stdio.h> printStar( ); /*函数声明*/ main( ) { printStar( ); /*函数调用*/ } void printStar( ) /*函数定义(首部)*/ { int star; for(star=1; star<=5; star++) printf("*"); printf("\n") ; }

问题提出 • 过年回家，车票难买，到处托人。 • 假如你先把车票钱给帮你买车票的朋友，那么返回给你的应该是一张车票（当然要顺利的话）。 • 同理,在C语言中,函数的调用有时候也是有返回值的,那么如何理解?

问题分析 • 对应到函数上，你的朋友就是函数，车票钱是函数输入，车票就是函数的返回值，而你就是调用函数的主程序。

函数的返回值 • 函数的返回值 • 返回语句 • 形式： return(表达式)； • 或 return 表达式; • 或 return; • 功能：使程序控制从被调用函数返回到调用函数中，同时把返值带给调用函数

函数定义案例2 无参数有返回值的函数如定义函数sum_100，用以求1+2+3+…+100的和，并将结果返回给调用它的函数。 int sum_100( ) { int s=0, i; for(i=1; i<=100; i++) s=s+i; return s;/*用return返回一个值给主调函数* / }

无参数有返回值的函数案例 #include <stdio.h> int sum_100( ); /*函数声明*/ main( ) { int s1; s1 = sum_100( ); /*函数调用*/ printf("和值为：%d\n", s1); } int sum_100( ) /*函数定义(首部)*/ { int s=0, i; for(i=1; i<=100; i++) s=s+i; return s; /*返回值给主调函数*/ }

模仿练习 • 无参无返回值函数编写： 1、自定义函数myPrint1()，在屏幕上输出如下图形(每行10个$符号)，并在主函数中调用myPrint1()函数。 $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$

模仿练习 • 无参无返回值函数编写： 2、自定义函数myPrint2()，在屏幕上输出如下图形，并在主函数中调用myPrint2()函数。 @ @@@ @@@@@ @@@@@@@ @@@@@@@@@

模仿练习 • 无参有返回值函数编写： 3、自定义函数myFac()，计算10!，将计算结果返回给调用者。然后在主函数中调用myFac()函数，输出该结果。 4、自定义函数myMax()，实现功能：从键盘输入3个数，求最大数并在主函数中调用myMax()函数，输出该结果。

讨论 1、为什么使用函数？ 2、如何理解函数调用与函数定义的不同？ 3、空函数在程序结构设计中有什么作用？

学以致用 将自己的“学生成绩管理系统”（循环菜单）以模块化的形式进行处理，具体实施方案： • 主菜单的显示和选择部分可定义函数menu_select（）来调用， • “编辑子菜单”可定义editmenu（）来调用， • “查找”可定义serachmenu（）来调用。

有参函数

函数定义案例3 有参数无返回值的函数如定义printStar_n()函数，用以在屏幕的一行上输出n个*号。其中n的值是由调用该函数的函数传递过来的。 void printStar_n( int n) { int star; for(star=1; star<=n; star++) printf("*"); printf("\n"); } 函数参数(称为形参)

函数调用 有参函数的调用形式：函数名（实参）；实参与形参： • 个数相等 • 类型一致 • 按顺序一一对应

调用时传递的参数(称为实参) 函数参数(称为形参) 有参数无返回值的函数调用 #include <stdio.h> void printStar2(int n); //函数声明 main( ) { int starNum; scanf("%d", &starNum); printStar_n(starNum); //函数调用 } void printStar_n( int n) //函数定义(首部) { int star; for(star=1; star<=n; star++) printf("*"); printf("\n"); }

函数参数(称为形参) 函数定义案例4 有参数有返回值的函数如定义函数sum_n()，用以求1+2+3+…+n的和，并将结果返回给调用它的函数。 int sum_n( int n ) { int s=0, i; for(i=1; i<=n; i++) s=s+i; return s; /*通过return返回一个值*/ }

有参数有返回值的函数调用 #include <stdio.h> int sum_n( int n ); /*函数声明*/ main( ) { int s1, n; scanf("%d", &n); s1 = sum_n(n );/*函数调用*/ printf("和值为：%d\n", s1); } int sum_n( n ) /*函数定义 (首部) */ { int s=0, i; for(i=1; i<=n; i++) s=s+i; return s; /*返回一个值给主调函数*/ }

函数的调用 1、语句调用方式 2、函数表达式 3、函数参数

函数的调用 调用方式 • 语句调用：例 printmsg(); printf(“打印成功!\n”); • 函数表达式调用：例 result=aver(totalscore, stuno); • 函数参数调用：例 printf(“%f”,aver(totalscore, stuno));

模拟练习 • 有参无返回值函数编写： • 1、自定义函数myprint_n()，在屏幕的一行上输出n个$符号。在主函数中调用myprint_n()函数，输出如下图形(每行上的符号个数由调用它的函数传递过来) 。 • 函数首部为：void myprint_n( int n) • $$$$$(5个$) • $$$$$$$$$$(10个) • $$$$$$$$$$$$$$$(15个) • $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(20个) • 2、修改以上程序，实现以下功能：打印个数由用户输入决定，支持用户循环输入，当用户输入0时结束程序。

讨论 1、函数的功能应该尽量保持相对独立还是依赖函数外的数据为好？ 2、怎样使一个函数具有更大的通用性？ 3、函数参数的值传递有哪些特点？

扩展练习 将“控制流程”阶段完成的“小型计算器”功能改写为函数，并在主函数中调用，注意参数的类型定义及传参过程。

函数的值传递

函数的值传递方式 #include <stdio.h> void main() { void swap(int a,int b); /*swap函数的声明*/ int x=7,y=11; printf("x=%d,\ty=%d\n",x,y); printf("swapped:\n"); swap(x,y); /*调用swap函数*/ printf("x=%d,\ty=%d\n",x,y); } void swap(int a,int b) /*定义swap函数*/ { int temp; temp=a; a=b; b=temp; } 输出结果:x=7, y=11 swapped: x=7, y=11

结论值传递方式 • 方式： • 函数调用时,为形参分配单元,并将实参的值复制到形参中； • 调用结束，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值 • 特点： • 形参与实参占用不同的内存单元 • 单向传递

结论 • 函数参数的传递方式还有另一种---地址传递方式 • 其传递的参数为地址而不是值,具体内容将在数组章节中学习.

变量的储存类别

问题提出 #include <stdio.h> void prt(); main() { int x; for(x=1; x<=5; x++) prt(); } void prt() { static int y=0; y++; printf("%d", y); } 输出结果：12345 去掉static后的结果为多少？

问题分析 • 动态存储变量和静态存储变量 • 动态变量：用auto关键字表示 • 如auto int p, f; //p,f为两个动态变量 • 在C中，默认的变量定义就是定义为动态变量 • 即上述的p,f变量定义与 int p, f; 是完全等价的。 • 静态变量：在程序生存期内一直有效。 • 注意，如果静态变量出现在函数中，不会因为函数的调用结束而丢失这个变量的值

变量的生存期 内部变量与外部变量的作用区域是不一样的。 int a,b,c; //外部变量定义 main() { int x, y; //内部变量 float f; //内部变量 //其他语句… } int sum(int n) { int s=0, i; //内部变量 //语句 } x, y, f的有效区域 a, b, c的有效区域 s,i的有效区域

小结 1、变量的存储类型计算机的存储器分为内存和外存。还有一个小小的临时存储器称为寄存器，用以存储一些反复被加工的数据。 C语言允许程序员区分是在主存还是在寄存器中开辟变量的存储空间。 2、变量的生存期（1）在编译时分配存储单元。这种变量的生存期为程序执行的整个过程，在该过程中占有固定的存储空间，称为永久存储。（2）只在程序执行的某一段时间内存在。比如在函数的执行过程中存在。这种存储方式称为动态存储。

3、变量的可用域 变量的可用域也分为全局可用和局部可用。 C语言中，用“存储属性”来表示以上三个方面的属性，如表所示。小结

模仿练习 1、写出以下程序的运行结果： intfun(int a) /*a为形参，自动型局部变量*/ { auto int b=0; /*b是自动型局部变量*/ static int c=3; /*c是静态型局部变量，初始化仅进行一次*/ b+=1; c=c+1; return a+b+c; } main() { int a=2,i; /*a和i都是自动型局部变量*/ for(i=0;i<3;i++) printf("%d\t",fun(a)); }

模仿练习 2、写出以下程序的运行结果： int sum(int n); //函数声明 int a=4,b=5,c=6; //外部变量定义 main() { int x=1, y=2; float f=3.0; x=sum(10); printf("x=%d,y=%d,f=%f\n", x, y, f); printf("a=%d,b=%d,c=%d\n", a, b, c); //printf("s=%d, i=%d\n", s, i); } int sum(int n) { int s=0, i; for(i=1; i<=n; i++) s = s+i; printf("s=%d, i=%d\n", s, i); printf("a=%d,b=%d,c=%d\n", a, b, c); //printf("x=%d,y=%d,f=%f\n", x, y, f); return s; }

第八章 函数