《C语言与程序设计教程 教学课件 ppt 作者 胡元义 全书教案_ 第5章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C语言与程序设计教程 教学课件 ppt 作者 胡元义 全书教案_ 第5章（165页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 函数,5.1 函数的概念及特点 5.2 函数的定义和调用 5.3 变量的作用域 5.4 函数的嵌套调用与递归调用 5.5 典型例题精讲 *5.6 递归转化为非递归研究,5.1 函数的概念及特点,5.1.1 函数的概念 对于一些规模较大而又比较复杂的问题，解决的方法往往是把它们分解成若干个较为简单和基本的问题进行求解。这在程序设计中表现为：将一个大程序分解为若干个相对独立且较为简单的子程序，大程序通过调用这些子程序来完成预定的任务。,子程序的引入不仅可以较容易地解决一些复杂问题，而且更重要的是使程序有了一个层次分明的结构。另外，程序中反复出现的相同程序段也可以采用子程序的形式独立出来，以
2、供程序随时调用。子程序结构不但增强了程序的可读性，同时也使一个复杂程序的编写、调试、维护和扩充都变得更加方便和容易。,主程序与子程序间的调用关系如图5-1所示，主程序顺序执行到调用子程序语句时，就转去执行子程序；当子程序执行结束时，再返回到主程序中调用子程序语句的下一条语句继续向下执行。,图5-1 主程序与子程序调用关系示意图,在C语言中，子程序的作用是由函数来完成的。一个C程序可由一个主函数(即main函数)和若干个其他函数构成。主函数main可以调用其他函数，其他函数之间也可以相互调用，同一个函数可以被一个或多个函数调用任意多次。C程序的执行总是从主函数main开始，其间可以调用其他函数，
3、但最终还是回到main函数并在main函数中结束整个程序的运行。,5.1.2 函数的分类 从函数定义角度看，函数可分为库函数和用户自定义函数两种。 1. 库函数 库函数由C语言系统直接提供且不必在程序中作类型说明，只需在程序前包含该函数原型的头文件即可。前面各章例题中反复用到的printf、scanf、getchar、putchar、gets、puts、strcat等函数均属此类。例如，要使用数学函数，则需用“#include”将数学头文件包含到程序中；要使用字符串处理函数则需用“#include”将字符串处理头文件包含到程序中。 注意，C程序中调用库函数时需分两步实现。,第一步：在程序开始处
4、使用include命令指出库函数的相关定义和说明。而include命令必须以“#”开头，系统提供的头文件以“.h”作为文件后缀，文件名用一对尖括号“”或一对双引号“ “”括起来。由于以 #include开头的命令行不是C语言语句，故该命令行末尾不加分号“;”。 第二步：在程序中需要调用这个库函数的地方调用此库函数，其形式为： 库函数名(参数表),常见的库函数如下： (1) 输入输出函数(头文件为stdio.h)：用于完成输入输出功能。 (2) 字符串函数(头文件为string.h)：用于字符串操作和处理。 (3) 数学函数(头文件为math.h)：用于数学函数计算。 (4) 内存管理函数(头文
5、件为stdlib.h)：用于内存管理。 (5) 日期和时间函数(头文件为time.h)：用于日期、时间的转换操作。 (6) 接口函数(头文件为dos.h)：用于与DOS、BIOS和硬件的接口。 C语言常用的标准库函数及调用方式参见附录3。,2. 用户自定义函数 用户自定义函数是指用户按需要自行定义和编写的函数。虽然C语言的标准库函数为用户提供了丰富的函数，但还远远不能满足用户实际编程的需要。因此，大量的函数还需用户自行定义。如何定义一个函数以及如何正确调用一个函数是本章讨论的重点。,5.2 函数的定义和调用,5.2.1 函数的定义 在C语言中，所有自定义的函数都必须遵循“先定义，后使用”的原则
6、，在使用之前先进行定义。并且，所有的函数定义包括主函数main都是相互平行和独立的，不允许出现嵌套定义。,函数定义的形式为： 类型标识符 函数名(形式参数表) 函数体 ,其中第一行称为函数首部，它定义了函数返回值的类型、函数的名字以及调用该函数时需要给出的参数个数及参数的类型。需要注意的是，函数名为有效的标识符，不能与其他变量名、数组名相同。此外，如果所定义的函数不需要参数，则形式参数表可以省略，但括号“( )”不能省略。,用花括号“ ”括起来的部分称为函数体，它包括函数的说明部分和执行部分。说明部分用于对函数内部使用的变量进行定义，也即在此定义的变量仅在该函数内部有效；执行部分是函数的主体，
7、它具体描述该函数所应实现的功能。 根据完成功能和调用方式的不同，C语言的函数又分为有返回值函数和无返回值函数两种类型。,1无返回值函数 无返回值函数其典型标志是函数返回值的类型为void，这种函数只是完成某种指定的操作，并且调用该函数通过一个函数调用语句实现。例如： #include void f(int x); /*自定义函数f的声明语句*/ void main() int a=5; f(a);, void f(int x) /*自定义函数f */ printf(“%dn“,x); 在此，自定义函数f只是完成将主函数main传递过来的a值(已保存于形参x中)进行输出这一功能，而主函数main
8、调用函数f也是通过一个函数调用语句“f(a);”实现的。,2有返回值函数 有返回值函数其典型标志是函数返回值的类型为int、char、float和指针类型(见第6章)等，这种函数实现的操作主要是为了获得一个计算的结果值，而这个结果值最终必须通过return语句返回给调用者，并且这个返回值的类型就是由函数首部这个类型标识符来指定的。对于该类函数调用可以出现在表达式中，即出现在赋值号“=”右边或printf输出语句中。例如：,#include int f(int x); /*自定义函数f的声明语句*/ void main() int a=5; printf(“%dn“,f(a); int f(in
9、t x) /*自定义函数f */ return (x*x); ,在此，自定义函数f完成将主函数main传递过来的a值(已保存于形参x中)平方后再通过return语句传回给main函数，而主函数main调用函数f是以表达式的形式出现在printf语句中。需要注意的是，这类函数在定义时通常要有将函数计算结果返回给调用者的return语句，并且通常是在表达式中调用这类函数。 在PASCAL等高级语言中，像C语言中这种无返回值函数被称之为过程，而有返回值函数才称之为函数。,5.2.2 函数的调用和返回值 1. 函数的调用 函数虽然不可以嵌套定义，但可以嵌套调用，也允许函数之间相互调用。通常我们把调用者
10、称为主调函数而把被调用者称为被调函数。函数还可以自己调用自己，被称为递归调用。,在大多数情况下，函数调用时主调函数与被调函数之间存在着数据传递(也称参数传递)。需要说明的是，在定义函数时函数名后面括号“( )”中的变量名称为“形式参数”(简称“形参”)；在主调函数中调用一个函数时，该函数名后面括号“( )”中的参数称为“实际参数”(简称“实参”)。形式参数本身只具有形式上的意义，仅当给形式参数赋予了调用的实际参数后才有确切的内容。形式参数与程序中的变量定义类似，也有值的类型。因此在函数定义时必须指定每个形式参数的类型。,在函数调用时，参数传递的方式是将主调函数中的实参(可以是常量、变量或表达式
11、)传递给被调函数中的形参，这是一种值的传递。参数传递的原则是：形参与实参的排列顺序必须一致，类型必须相同或赋值相容，参数的个数也必须相同。 需要注意的是，在定义函数时指定的形参，在未出现函数调用时，它们并不占用内存单元，只有在发生函数调用时，这些形参才被分配内存单元并接受所对应的实参值。当函数调用结束时，形参占用的内存单元被系统收回而不再存在；函数内定义的变量(称为局部变量)也是如此。当再次出现函数调用时，则重复上述的分配和回收过程。,函数调用的过程是：当主调函数调用被调函数时，先为被调函数的形参开辟对应的内存单元，然后计算出实参表达式的值并送入对应的形参内存单元；至此参数传递完成，形参与实参
12、之间就不再发生联系，形参的任何变化也不影响实参。这种参数传递如同接力比赛的交接棒一样，当交完棒后，交棒者和接棒者就再无关系了。当函数执行结束时，形参因其内存单元被系统收回而不存在，故形参仅在函数中有意义。因此，可以把形参看做是函数中的局部变量，而实参传递给形参就相当于给形参赋初值。例如：,#include int sum(int x,int y); void main() int a=1,b=2,c; c=sum(a,b);,printf(“c=%dn“,c); int sum(int x,int y) int z; z=x+y; return z; ,在此，主调函数main将两个整数a和b的
13、值分别传递给被调函数sum的形参x和y。而函数sum则实现对x和y两数求和的功能，并通过变量z将求和的结果返回给主调函数main的变量c，最终通过函数printf输出这个c值。,2. 函数的返回值 函数的返回值是指调用被调函数后，执行函数体中的语句得到所需的计算结果，并将这个结果值通过return语句返回给主调函数，这个值就是函数的返回值。在定义带返回值的函数时，必须先定义函数的类型。函数类型决定了函数返回值的类型，这里要注意以下两点：,(1) 函数返回值的类型和函数的类型应保持一致。如果两者不一致则以函数定义中的函数类型为准，将函数的返回值自动转换为函数定义的类型。 (2) 函数返回值通常由
14、return语句返回给主调函数。return语句的功能是计算表达式的值并返回给主调函数，只要执行return语句，则结束被调函数的执行并将返回值(如果有的话)返回给主调函数。在一个函数中可以有多条return语句，但每次函数调用只能有一条return语句被执行(当执行该条return语句后即返回到主调函数，故其余return语句无法执行)，所以一个函数只能返回一个函数值。,return语句的格式分为下面三种： (1) return表达式; (2) return(表达式); (3) return; 其中，(1)、(2)两种格式的功能是一样的，它们都能实现： 将返回值返回给主调函数； 终止被调函数
15、的执行； 返回到主调函数。,第(3)种格式与第(1)、(2)种格式的差别在于无返回值返回给主调函数。注意，VC+ 6.0有返回值函数使用格式(1)、(2)，而无返回值(void开头)函数通常不使用return语句，如果使用也只能用格式(3)。例如： #include int max(int x,int y); void main() int a=5,b=6,c; c=max(a,b); printf(“%dn“,c);, int max(int x,int y) if(xy) return x; else return y; 此外，要注意的是，定义为void类型的函数中是没有return语句的
16、，这类函数只是完成需要的操作而无返回值。,5.2.3 函数执行的分析方法 为了能够形式化地描述函数调用执行的全部过程，我们采用称之为动态图的方法来对程序的执行进行描述，即记录主函数和被调函数的调用、运行及撤消各个阶段的状态，以及程序运行期间所有变量和函数形参的变化过程。动态图规则如下：,(1) 动态图纵向描述主函数和其他函数各层之间的调用关系，横向由左至右按执行的时间顺序记录主函数和其他函数中各变量及形参值的变化情况。 (2) 函数的形参均看做是带初值的局部变量。其后，形参就作为局部变量参与函数中的操作。 (3) 主函数、其他函数按运行中的调用关系自上而下分层，各层说明的变量包括形参都依次列于该层首列，各变量值的变化情况按时间顺序记录在与该变量对应的同一行上。,例5.1 用动态图分析下面程序的执行过程。 #include int max(int x,int y); void main() int a=5,b=6,c; c=max(a,b); pr
