函数与预编译

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1、假如不模块化读多少行的程序能让你不头疼？main()当中能放多少行程序？假如 cout()函数由10行代码替换， 那么你见过的程序会成什么样子？如果所有代码都在main()当中，团队怎么合作？如果代码都在一个文件中，怎么团队合作？模块化思想 模块各司其职 每个模块只负责一件事情，它可以更专心 便于进行单个模块的设计、开发、调试、测试和维护 等工作 一个模块一个模块地完成，最后再将它们集成 开发人员各司其职 按模块分配任务，职责明确 并行开发，缩短开发时间 分而治之（Wirth, 1971 ） 信息隐藏（Parnas, 1972）在结构化程序设计中，函数是将任务进行模块划分的基 本单位。一个函数

2、实现一项功能。在面向对象程序设计中，函数是对数据的一项操作，也 是实现一项功能。第四章 函数与预编 译要掌握函数的使用，必须理解函数调用时的内部实现机 制，以及与此相关的内存分配机制、变量生命期和作用域。本章还将介绍关于函数重载的概念，介绍递归算法 、内联函数、默认参数函数以及多文件组织、编译预处 理、工程文件的概念和运行库函数。第四章 函数与预编 译 4.1 函数的定义与调用 4. 5 作用域与标识符的可见性 4.4 函数调用机制 4.3 全局变量和局部变量 4.2 函数的参数传递,返回值及函数声明 4.10 编译预处理 4.9 头文件与多文件结构 4.6 存储类型与标识符的生命期 4.8

3、函数的一些高级议题 4.7 函数的递归调用 4.1 函数的定义与调用4.1.1 函数概述4.1.2 函数的定义4.1.3 函数的调用 4.1.1 函数概述函数是C+程序的基本组成模块。通过函数，可以把一个复杂任务分解成为若干 个易于解决的小任务。充分体现逐步细化的设计思想 。组成C+程序的若干函数中，有一个称为main() 函数，是程序执行的入口，它可以调用其他函数，但 不可以被调用。而其他一般函数既可以调用也可以被 调用。函数概念的引入：入口函数：4.1.1 函数概述main ( )fun2( )fun1( )fun3( )funa( )funb( )func( )图4.1 函数调用层次关系

4、4.1.1 函数概述4.1.1 结束库函数和自定义函数：库函数或标准函数，是由编译系统预定义的， 如一些常用的数学计算函数、字符串处理函数、图 形处理函数、标准输入输出函数等。库函数都按功能分类，集中说明在不同的头文 件中。用户只需在自己的程序中包含某个头文件， 就可直接使用该文件中定义的函数。用户根据需要将某个具有相对独立功能的程序 定义为函数，称自定义函数。4.1.2 函数的定义无参函数定义格式为：数据类型函数名(void)函数体说明：数据类型指函数返回值类型，可以是任一种数据类型, 默认为返回整型值（但新标准要求写明，不用默认方式）。 没有返回值应将返回值类型定义为void。函数名采用合

5、法标识符表示。对无参函数，参数括号中的void通常省略，但括号不能 省略。函数体由一系列语句组成。函数体可以为空，称为空函 数。 1 1 无参函数无参函数4.1.2 函数的定义例: 打印一个表头 void TableHead ( ) cout=b?a:b); 问题：定义函数时究竟哪些变量应当作为函数的参数？哪些 应当定义在函数体内？提示原则：函数在使用时被看成 “黑匣子”，除了输入输出外，其 他部分可不必关心。从函数的定义看出，函数头正是用来反 映函数的功能和使用接口，它所定义的是“做什么”。即明确 了“黑匣子”的输入输出部分，输出就是函数的返回值，输入 就是参数。因此，只有那些功能上起自变量

6、作用的变量才必 须作为参数定义在参数表中；函数体中具体描述“如何做”， 因此除参数之外的为实现算法所需用的变量应当定义在函数 体内。C+中不允许函数的嵌套定义，即在一个函数中定义另一 个函数。4.1.3 函数的调用 函数调用：所谓函数调用，就是使程序转去执行函数体。在C+中，除了主函数外，其他任何函数都不能单独作为 程序运行。任何函数功能的实现都是通过被主函数直接或间 接调用进行的。无参函数的调用格式：函数名( )有参函数的调用格式：函数名(实际参数表) 其中实际参数简称实参，用来将实际参数的值传递给形参， 因此可以是常量、具有值的变量或表达式。【例4.1】 输入两个实数，输出其中较大的数4.

7、2 函数的参数传递、返回值及 函数声明4.21 函数的参数传递及传值调用 4.23 函数声明4.22 函数返回值 参数传递：函数调用首先要进行参数传递，参数传递的方向是由实 参传递给形参。传递过程是，先计算实参表达式的值，再将该值传递给 对应的形参变量。一般情况下，实参和形参的个数和排列顺 序应一一对应，并且对应参数应类型匹配（赋值兼容）,即 实参的类型可以转化为形参类型。而对应参数的参数名则不 要求相同。4.2.1 函数的参数传递及传值调用 传值调用和引用调用： 按照参数形式的不同，C+有两种调用方式：传值调用和引 用调用。传值调用传递的是实参的值，本章介绍传值调用。4.2.1 函数的参数传

8、递及传值调用 传值调用： 将实参的值复制给形参，在函数中参加运算的 是形参，而实参不会发生任何改变。传值调用 起了一种隔离作用。【例4.2】 实参和形参对应关系的示例。4.2.2 函数返回值return语句的格式：return 表达式；函数的计算结果通过该语句传递回主调函数。【例4.3】设计函数，根据三角形的三边长求面积。如 果不能构成三角形，给出提示信息。 分析：函数为计算三角形面积，一般三角形返回面积值， 若不能构成三角形则返回-1。设计一个主函数完成函数测 试。根据返回值情况输出相应结果。4.2.2 函数返回值函数可以有返回值，也可以没有返回值。对于 没有返回值的函数，功能只是完成一定操

9、作，应将 返回值类型定义为void ，函数体内可以没有 return语句，当需要在程序指定位置退出时，可以 在该处放置一个：return ；讨论：4.2.2 结束4.2.3 函数声明函数声明是一条以分号结束的语句： 函数返回值类型函数名 (形参表)； 语法上对程序文件中函数的排列次序要求满足先定义后 使用。但从结构化程序设计的角度，通常是先调用后定义。 使用函数声明，则既符合由粗到精的思维方式，又满足了语 法要求。其中形参表可以逐个列出每个参数的类型和参数名， 也可以列出每个形参的类型，参数名可省略，各形参之间 以逗号分隔。函数声明和所定义的函数必须在返回值类型 、函数名、形参个数和类型及次序

10、等方面完全对应一致， 否则将导致编译错误。 函数声明的引入：函数声明的格式：下面是一个使用结构化程序设计思想开发的企业管理 报表程序的框架。它使用了函数声明。 void menu_print(); void account_report(); void engineering_report(); void marketing_report(); int main()int choice;do menu_print(); cinchoice;while(choice=4);switch(choice)case 1: account_report(); break;case 2: engineer

11、ing_report(); break;case 3: marketing_report(); break; return 0;void menu_print() cout=0 其中的iostream是在标准名字空间域std中定义的头文件。对应 的传统方式的文件名为，头文件以“.h”为后缀。系统定义的头文件中定义了一些常用的公用标识符和函数 ，用户只要将头文件包含进自己的文件，就可使头文件中定义 的标识符在用户文件中变得可见，也就可以直接使用头文件中 定义的标识符和函数。 4.9.1 头文件自定义头文件： 除了系统定义的头文件外，用户还可以自定义头文件 。对于具有外部存储类型的标识符，可以在其

12、他任何 一个源程序文件中经声明后引用，因此用户完全可以 将一些具有外部存储类型的标识符的声明放在一个头 文件中。具体地说，头文件中可以包括：用户构造的 数据类型（如枚举类型），外部变量，外部函数、常 量和内联函数等具有一定通用性或常用的量，而一般 性的变量和函数定义不宜放在头文件中。4.9.2 多文件结构 在开发较大程序时，通常将其分解为多个源程序文件 ，每个较小的程序用一个源程序文件建立。程序经过建立 、编译、连接，成为一个完整的可执行程序。多文件结构 通过工程进行管理，在工程中建立若干用户定义的头文件 .h和源程序文件.cpp。头文件中定义用户自定义的数据类 型，所有的程序实现则放在不同的

13、源程序文件中。编译时 每个源程序文件单独编译，如果源程序文件中有编译预处 理指令，则首先经过编译预处理生成临时文件存放在内存 ，之后对临时文件进行编译生成目标文件.obj，编译后临 时文件撤销。所有的目标文件经连接器连接最终生成一个 完整的可执行文件.exe。图4.11是一个多文件系统的开发过程。4.9.2 多文件结构 编译预编译编译预编译 预编译编译图4.11 C+程序开发过程file1.hfile1.cppfile2.hfile2.cppfilen.hfilen.cpp临时文件1临时文件2临时文件nfile1.objfile2.objfilen.objFilename. exe.lib C

14、+标准类库连接运行4.10 编译预处理(选读) 4.10.1 宏定义指令 4.10.2 文件包含指令 4.10.3 条件编译指令 4.10.1 宏定义指令1 不带参宏定义 用来产生与一个字符串对应的常量字符串，格式为： #define 宏名 常量串 预处理后文件中凡出现该字符串处均用其对应的常量 串代替。替换过程称为宏替换或宏展开。例如，如果 使用指令 #define PI 4.1415926 则程序中可以使用标识符PI，编译预处理后产生一个 中间文件，文件中所有PI被替换为4.1415926。 宏替换只是字符串和标识符之间的简单替换，预处理 本身不做任何数据类型和合法性检查，也不分配内存 单

15、元。4.10.1 宏定义指令2 带参数的宏定义 带参宏定义的形式很象定义一个函数，格式为： #define 宏名 （ 形参表 ） 表达式串 例如作如下宏定义： #define S(a,b) (a)*(b)/2 程序中可使用S(a,b)，预处理后产生中间文件，其中S(a,b)被 替换成(a)*(b)/2。注意，宏定义时形参通常要用括号括起来 ，否则容易导致逻辑错误。例如，如果定义： #define S(a,b) a*b/2 那么程序中的S(3+5,4+2)就会被宏展开为3+5*4+2/2，不 符合定义的真正的意图。 带参宏定义形式上象定义函数，但它与函数的本质不同，宏定 义仍然只是产生字符串替代

16、，不存在分配内存和参数传递。 4.10.2 文件包含指令文件包含用#include指令，预处理后将指令中指明的源程序 文件嵌入到当前源程序文件的指令位置处。格式为： #include 或 #include 文件名 第一种方式称为标准方式，预处理器将在include子目录下搜 索由文件名所指明的文件。这种方式适用于嵌入C+提供的 头文件，因为这些头文件一般都存在C+系统目录的 include子目录下。而第二种方式编译器将首先在当前文件所 在目录下搜索，如果找不到再按标准方式搜索。这种方式适 用于嵌入用户自己建立的头文件。一个被包含的头文件中还可以有#include指令， 即include指令可以嵌套，但是，如果同一个头文 件在同一个源程序文件中被重复包含，就会出现标 识符