《第4章 过程抽象——函数课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章 过程抽象——函数课件（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 功能（过程）抽象函数,主讲人：侯海良 通信与控制工程系,本章内容,基于过程抽象的程序设计 子程序的概念 C+的函数 变量的局部性和变量的生存期 标识符的作用域 递归函数 内联函数 函数名重载 条件编译程序调试与多环境程序编制 标准库函数,基于过程抽象的程序设计,人们在设计一个复杂的程序时，经常会用到功能分解和复合两种手段： 功能分解：在进行程序设计时，首先把程序的功能分解成若干子功能，每个子功能又可以分解成若干子功能，等等，从而形成了一种自顶向下（top-down）、逐步精化（step-wise）的设计过程。 功能复合：把已有的（子）功能逐步组合成更大的（子）功能，从而形成一种自底向上
2、（bottom-up）的设计过程。 过程抽象：一个功能的使用者只需要知道相应功能是什么（what to do），而不必知道它是如何做（how to do）的。,子程序,子程序是取了名的一段程序代码，在程序中通过名字来使用（调用）它们。 子程序的作用： 减少重复代码，节省劳动力 实现过程抽象（功能抽象） 封装和信息隐藏的作用,子程序之间的数据传递,一个子程序所需要的数据往往要从调用者（也是一个子程序）那里获得，计算结果也需要返回给调用者。 子程序之间的数据传递方式可以通过： 全局变量：所有子程序都能访问到的变量。（不好） 参数：形式参数（形参）和实在参数（实参）。 值传递：把实参的值复制一份给形
3、参。 地址或引用传递：把实参的地址传给形参。 返回值机制：返回计算结果。,C+函数,函数是C+提供的用于实现子程序的语言成分。 函数的定义： () 描述了函数返回值的类型， 可以为任意的C+数据类型。 当返回值类型为void时，它表示函数没有返回值。 用于标识函数的名字，用标识符表示。 描述函数的形式参数，由零个、一个或多个形参说明（用逗号隔开）构成，形参说明的格式为： , 为一个，用于实现相应函数的功能。 函数体内可以包含return语句，格式为： return ; return; 当函数体执行到return语句时，函数立即返回到调用者。如果有返回值，则把返回值带回给调用者。 如果retur
4、n中的的类型与函数 不一致，则进行隐式类型转换，基本原则为：把转成 。 注意：在函数体中不能用goto语句转出函数体。,例1：用函数实现阶乘,int factorial(int n) /求n的阶乘 int i,f=1; for (i=2; i=n; i+) f *= i; return f; ,double power(double x, int n) /求x的n次幂 if (x = 0) return 0; double product=1.0; if (n = 0) while (n 0) product *= x; n-; else while (n 0) product /= x; n
5、+; return product; ,例2：编写求xn的函数,函数main,每个C+程序都要定义一个名字为main的函数，C+程序的执行是从main开始的。对于函数main，其返回值类型为int，例如： int main() . . return -1; . return 0; 一般情况下，返回0表示程序正常结束；返回负数（如1）表示程序非正常结束。,函数的调用,对于定义的一个函数，必须要调用它，它的函数体才会执行。 除了函数main外，程序中对其它函数的调用都是从main开始的。main一般是由操作系统来调用。 函数调用的格式如下： () 由零个、一个或多个表达式构成（逗号分割） 实参的个
6、数和类型应与相应函数的形参相同。类型如果不同，编译器会试图进行隐式转换，转换规则是把实参类型转换成形参类型 。 注意：不能用goto语句从函数外转入函数体,函数调用的例子,. int main() int x; cout x; cout Factorial of x is factorial(x) /调用阶乘函数 endl; return 0; ,. int main() double a; int b; cout a b; cout a 的 b 次方是： power(a,b) endl; return 0; ,函数调用的执行过程,计算实参的值（对于多个实参，C+没有规定计算次序）； 把实参分
7、别传递给被调用函数的形参； 执行函数体； 函数体中执行return语句返回函数调用点，调用点获得返回值（如果有返回值）并执行调用之后的操作。 可以把有返回值的函数调用作为操作数放在表达式中参加运算 ：x+power(x,y)*z,函数声明,程序中调用的所有函数都要有定义。 如果函数定义在其它文件（如：C+的标准库）中或定义在本源文件中使用点之后，则在调用前需要对被调用的函数进行声明。 函数声明的格式如下： (); /函数原型 或 extern (); 在函数声明中，中可以只列出形参的类型而不写形参名,/file2.cpp int g(int i) /定义 extern int x,y; /声明
8、 int z; /定义 z = x + y; return z+i; ,/file1.cpp int x=0; /定义 int main() /定义 extern void f(); /声明 extern int g(int); /声明 extern int y; /声明 y = x + 2; f(); /调用 y = g(x); /调用 return 0; int y=0; /定义 void f() /定义 x = y + 1; ,函数声明的作用是什么？,例5：用函数实现求小于n的所有素数。,#include #include using namespace std; bool is_pri
9、me(int n);/函数声明 void print_prime(int n, int count);/函数声明 int main() int i,n,count=1; cout n; /从键盘输入一个正整数 if (n 2) return -1; cout 2 ,; /输出第一个素数 for (i=3; in; i+=2) if (is_prime(i) count+; print_prime(i,count); cout endl; return 0; ,bool is_prime(int n) int i,j,k=sqrt(n); for (i=2, j=k; i=j; i+) if (
10、n%i = 0) return false; return true; void print_prime(int n, int count) cout n ,; if (count % 6 = 0) cout endl; ,函数的参数传递,C+提供了两种参数传递机制： 值传递 把实参的值赋值给形参。 地址或引用传递 把实参的地址赋值给形参。 C+默认的参数传递方式是值传递。,值传递,在函数调用时，采用类似变量初始化的形式把实参的值传给形参。 函数执行过程中，通过形参获得实参的值， 函数体中对形参值的改变不会影响相应实参的值。,值参数传递的例子,/函数main调用函数power计算ab #inc
11、lude using namespace std; double power(double x, int n); int main() double a=3.0,c; int b=4; c = power(a,b); cout a , b , c endl; return 0; ,double power(double x, int n) if (x = 0) return 0; double product=1.0; if (n = 0) while (n 0) product *= x; n-; else while (n 0) product /= x; n+; return produ
12、ct; ,执行main时，产生三个变量（分配内存空间）a、b和c： a: 3.0 b: 4 c: ? 调用power函数时，又产生三个个变量x、n和product，然后分别用a、b以及1.0对它们初始化： a: 3.0 b: 4 c: ? x: 3.0 n: 4 product: 1.0 函数power中的循环结束后（函数返回前）： a: 3.0 b: 4 c: ? x: 3.0 n: 0 product: 81.0 函数power返回后： a: 3.0 b: 4 c: 81.0,变量的局部性,在C+中，根据变量的定义位置，把变量分成：局部变量和全局变量。 局部变量是指在复合语句中定义的变量，
13、它们只能在定义它们的复合语句（包括内层的复合语句）中使用。 全局变量是指在函数外部定义的变量，它们一般能被程序中的所有函数使用（静态的全局变量除外）。,局部变量和全局变量的例子,int x=0; /全局变量 void f() int y=0; /局部变量 x+; /OK y+; /OK a+; /Error ,int main() int a=0; /局部变量 f(); a+; /OK x+; /OK y+; /Error while (x10) int b=0; /局部变量 a+; /OK b+; /OK x+; /OK b+; /Error return 0; ,变量的生存期（存储分配）,
14、把程序运行时一个变量占有内存空间的时间段称为该变量的生存期。 静态：从程序开始执行时就进行内存空间分配，直到程序结束才收回它们的空间。全局变量具有静态生存期 。 自动：内存空间在程序执行到定义它们的复合语句（包括函数体）时才分配，当定义它们的复合语句执行结束时，它们的空间将被收回。局部变量和函数的参数一般具有自动生存期。 动态 ：内存空间在程序中显式地用new操作或malloc库函数分配、用delete操作或free库函数收回。动态变量具有动态生存期。 具有静态生存期的变量，如果没有显式初始化，系统将把它们初始化成0。,存储类修饰符,在定义局部变量时，可以为它们加上存储类修饰符来显式地指出它们
15、的生存期。 auto：使局部变量具有自动生存期。局部变量的默认存储类为auto。 static：使局部变量具有静态生存期。它只在函数第一次调用时进行初始化，以后调用中不再进行初始化，它的值为上一次函数调用结束时的值。 register：使局部变量也具有自动生存期，由编译程序根据CPU寄存器的使用情况来决定是否存放在寄存器中。,void f() auto int x=0; /auto一般不写 static int y=1; register int z=0; x+; y+; z+; cout x y z endl; int main() f(); z+; f(); return 0; ,=调用f时，输出：x=1,y=2,z=1,=调用f时，输出：x=1,y=3,z=1,Static 实例,程序实体在内存中的安排,程序运行时各种数据在内存中的分配： 静态数据区用于全局变量、static存会储类的局部变量以及常量的内存分配 。（该区变量未初始化时会默认为0） 代码区用于存放程序的指令，对C+程序而言，代码区存放的是所有函数代码； 栈区用于auto存储类的局部变量、函数的形式参数以及函数调用时有关信息（如：函数返回地址等）的内存分配； 堆区用于动态变量的内存分配。,例7：编写一个能够产生随机数的函数 usingned int random（） sta
