C语言 第4章 函数与编译预处理

2023/2/11第4章函数与预处理命令C

语言程序设计2023/2/12

4.1概述4.2函数的定义4.3函数的调用4.4函数的嵌套调用和递归调用4.5局部变量和全局变量及其作用域4.6变量的存储类别及变量的生存期4.7编译预处理[自学]2023/2/134.1概述①程序结构清晰，可读性好。②减少重复编码的工作量。③可多人共同编制一个大程序，缩短程序设计周期，提高程序设计和调试的效率。使用函数的好处……C程序源程序文件n函数1函数m……源程序文件1函数1函数n2023/2/14【例4.1】求一个整数的立方。intcube(intx)

/*函数定义*/{return(x*x*x);}main(){intf,a;printf("\nEnteranintegernumber：");scanf("%d",&a);f=cube(a);

printf("%d*%d*%d=%d\n",a,a,a,f);}程序运行情况如下：Enteranintegernumber：22*2*2=8函数调用程序的执行总是从main函数开始【例4.1】求一个整数的立方。5main函数{

……

调用函数

f=cube(a);

……}函数

intcube(intx)

{

……

return(…);}2023/2/16⑴一个C源程序可以由一个或多个源程序文件组成。C编译系统在对C源程序进行编译时是以文件为单位进行的。⑵一个C源程序文件可以由一个或多个函数组成。所有函数都是独立的。主函数可以调用其它函数，其它函数可以相互调用。⑶在一个C程序中，有且仅有一个主函数main。C程序的执行总是从main函数开始，调用其它函数后最终回到main函数，在main函数中结束整个程序的运行。说明2023/2/17⑷函数的种类从使用的角度看：①标准库函数库函数是由系统提供的。如：getchar()、sqrt(x)等。在程序中可以直接调用它们。附录A②用户自定义函数如:例4.1中的cube函数。(4)数学库函数由C编译系统定义的一类数学函数，存放在系统函数库中，用户可以根据需要随时调用常用函数如：fabs、sqrt、sin、pow、rand(常用数学函数参见教材P100表4-1和附录B

)函数调用形式：函数名（［参数表］）例如：sqrt(x)89#include<math.h>#include<stdio.h>voidmain(){floatx=4.5;printf("%f,%f,%f\n",sqrt(x),pow(x,2),fabs(-x));}输出结果：2.121320,20.250000,4.500000⑷函数的种类

float

pow(float

x,

float

y);2023/2/110⑷函数的种类从函数定义形式分：①有参函数在主调函数和被调函数之间通过参数进行数据传递，如：intcube(intx){…}

②无参函数在调用无参函数时，主调函数不需要将数据传递给无参函数。如：getchar()2023/2/111【例4.2】无参函数的定义与调用。voidwelcome(){printf("*********************************\n");printf("WelcometoChina\n");printf("*********************************\n");}main(){ welcome(); }

程序的输出结果如下：*********************************

WelcometoChina*********************************2023/2/1124.2.1函数的定义函数定义的一般形式函数类型函数名(类型名形式参数1，…

){说明语句

执行语句}例如：求两个数的最大值。

int

max(intx,inty){intz;z=x>y?x:y;return(z);}类型省略时默认为int类型有参函数

2023/2/113intmax(x,y)intx,y;{intz;z=x>y?x:y;return(z);}intmax(x,y){intx,y;……}或intmax(intx,y){……}intmax(x,y)intx,y,z;{z=x>y?x:y;return(z);}花括号中也可以为空，这种函数叫空函数。不能在函数体内定义其他函数，即函数不能嵌套定义。形参也可以这样定义如下定义都是错误的

√2023/2/114函数名(实参表列)在C语言中，把函数调用也作为一个表达式。因此凡是表达式可以出现的地方都可以出现函数调用。例如：①welcome();

②if(iabs(a)>max)max=iabs(a);

③m=max(c,max(a,b));4.2.2函数的调用函数调用的一般形式：2023/2/115intsum100(){inti,t=0;for(i=1;i<=100;i++)t+=i;return(t);}main(){ints;s=sum100();printf("%d\n",s);}程序输出结果：5050intsum(intx){inti,t=0;for(i=1;i<=x;i++)t+=i;return(t);}main(){ints;s=sum(100);printf("%d\n",s);}【例4.3】求1～100的累加和。思考：两个程序有何不同程序输出结果：5050？2023/2/116voidswap(intx,inty){intz;z=x;x=y;y=z; printf("\nx=%d,y=%d",x,y);}main(){inta=10,b=20;swap(a,b);printf("\na=%d,b=%d\n",a,b);}4.2.3函数参数与函数的返回值1．函数的形式参数与实际参数程序输出结果：x=20,y=10a=10,b=20形式参数（形参）实际参数（实参）【例4.4】编一程序，将主函数中的两个变量的值传递给swap函数中的两个形参，交换两个形参的值。单向值传递2023/2/117有关形参和实参的说明：

①当函数被调用时才给形参分配内存单元。调用结束，所占内存被释放。②实参可以是常量、变量或表达式，但要求它们有确定的值。③实参与形参类型要一致，字符型与整型兼容。④实参与形参的个数必须相等。在函数调用时，实参的值赋给与之相对应的形参。“单向值传递”注意：在VC中，实参的求值顺序是从左到右。voidswap(inta,intb){intz;z=a;a=b;b=z; printf("\na=%d,b=%d",a,b);}main(){inta=10,b=20;swap(a,b);printf("\na=%d,b=%d\n",a,b);}2023/2/118【例4.5】函数调用中实参的求值顺序。voidfun(inta,intb){printf("a=%d,b=%d\n",a,b);}main(){intm=5;fun(3+m,m++);}程序输出结果：VC下：a=8,b=52023/2/1192.函数的类型与函数的返回值说明：①函数的类型决定了函数返回值的类型。②无返回值的函数应将其类型定义为void（空）类型。③若省略函数的类型，系统默认其为int型⑴函数的类型【例4.6】输出两个数中的大数。intmax(intx,inty){intz;z=x>y?x:y;

return(z);/*返回z的值*/}voidmain(){inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);c=max(a,b);printf("maxis%d\n",c);}2023/2/120函数的返回值是通过return语句带回到主调函数的功能：终止函数的运行，返回主调函数，若有返回值，将返回值带回主调函数。说明：①若函数没有返回值，return语句可以省略。②return语句中的表达式类型一般应和函数的类型一致，如果不一致，系统自动将表达式类型转换为函数类型。⑵函数的返回值return语句格式：return(表达式);或

return表达式

;或return;2023/2/121【例4.8】计算并输出圆的面积。s(intr){return3.14*r*r;}main(){intr,area;scanf("%d",&r);printf("%d\n",s(r));}自动转换为int型思考：若要得到单精度实型的圆面积，程序应如何修改程序运行情况如下：212？【例4-8】编写函数实现两组变量的显示22定义2组，共8个整型变量a1……a4，b1……b4，

要求：输入字符a和整数1，显示a1变量的值，输入字符b和整数4，显示b4变量的值……23#include<stdio.h>intArrayOperating(inti,charch){inta1=1,a2=0,a3=3,a4=5;intb1=2,b2=0,b3=4,b4=3;switch(i){case1: switch(ch) {case'a':returna1;case'b':returnb1; } case2:……case3:……case4:……}}？“break;”

voidmain(){inti;charch;printf("输入显示的变量，形式如：a1或b4：");scanf("%c%d",&ch,&i);printf("%c%d=%d\n",ch,i,ArrayOperating(i,ch));}2023/2/124

4.2.4对被调函数的声明和函数原型变量要先定义后使用，函数也如此。即被调函数的定义要出现在主调函数的定义之前。如swap函数:允许整型函数（且参数也是整型）的定义出现在主调函数之后。如max函数:voidswap(intx,inty){…}main(){…

swap(a,b);}main(){…c=max(a,b);}max(intx,inty){…}4.2.4对被调函数的声明和函数原型25

函数类型函数名(参数类型1参数名1，…);函数类型函数名(参数类型1，参数类型2，…);第二种形式省略了参数名，也称为函数的原型。如果非整型函数在主调函数之后定义，则应在主调函数中或主调函数之前对被调函数进行声明。对被调函数进行声明的一般形式:2023/2/126main(){voidcalc(floatx,floaty,charopr);

floata,b;charopr;printf("\nInputexpression:");scanf("%f%c%f",&a,&opr,&b);calc(a,b,opr);}voidcalc(floatx,floaty,charopr){switch(opr){case'+':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x+y);return;case'-':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x-y);return;case'*':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x*y);return;case'/':printf("%5.2f%c%5.2f=%6.2f\n",x,opr,y,x/y);return;default:printf("Operatorerr!\n");}}对被调函数的声明【例4.9】计算并输出两个数的和、差、积、商。2023/2/127对被调函数进行声明的一般形式思考:以下哪种情况需要在主调函数中对被调函数声明被调函数定义在前，主调函数定义在后。主调函数定义在前，被调函数定义在后，且被调函数的类型不是整型的。被调函数定义在后，但被调函数的类型是整型。？2023/2/128

图4.2验证哥德巴赫猜想输入n的值for(a=6;a<=n;a+=2)for(b=3;b<=a/2;b+=2)b是素数？TFc=a-bc是素数？TF输出：a、b、c的值break;【例4.10】哥德巴赫猜想之一是任何一个大于5的偶数都可以表示为两个素数之和。验证这一论断。?2023/2/129#include"math.h"intprime(intn);

main(){inta,b,c,n;scanf("%d",&n);for(a=6;a<=n;a+=2)for(b=3;b<=a/2;b+=2) if(prime(b)){c=a-b;if(prime(c)){printf("%d=%d+%d\n",a,b,c);break;}}}/*穷举法判断素数*/intprime(intn){inti;for(i=2;i<=sqrt(n);i++)if(n%i==0)return0;return1;}可以在main函数的前面对prime函数进行声明。实际上，该声明可以省略，为什么？程序如下：2023/2/1304.4函数的嵌套调用和递归调用main函数{

……

调用函数A;

……}函数A{……

调用函数B；

……}函数B{

……

……

……}4.4.1函数的嵌套调用2023/2/131【例4.15】函数的嵌套调用main(){intn=3;printf("%d\n",sub1(n));}sub1(intn){inti,a=0;for(i=n;i>0;i--)a+=sub2(i);returna;}sub2(intn){returnn+1;}程序输出结果：92023/2/1324.4.2函数的递归调用不要求!递归调用：直接或间接地调用函数本身2023/2/1334.5局部变量和全局变量及其作用域4.5.1变量的作用域4.5.2局部变量及其作用域变量的作用域：变量在程序中可以被使用的范围。根据变量的作用域可以将变量分为局部变量和全局变量。局部变量（内部变量）：在函数内或复合语句内定义的变量以及形参。作用域：函数内或复合语句内。【例4.19】分析下面程序的运行结果及变量的作用域。问题：一个变量在程序的哪个函数中都能使用吗？2023/2/134voidsub(inta,intb){intc;a=a+b;b=b+a;c=b-a;printf("sub:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}局部变量main(){inta=1,b=1,c=1; printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);sub(a,b);printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);

{inta=2,b=2;printf("comp:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}printf("main:\ta=%db=%dc=%d\n",a,b,c);}局部变量局部变量“分程序”或“程序块”程序输出结果：main: a=1b=1c=1sub: a=2b=3c=1main:a=1b=1c=1comp:a=2b=2c=1main: a=1b=1c=12023/2/1354.5.3全局变量及其作用域全局变量（外部变量）：在函数外部定义的变量。作用域：从定义变量的位置开始到本源文件结束。如在其作用域内的函数或分程序中定义了同名局部变量，则在局部变量的作用域内，同名全局变量暂时不起作用。【例4.20】全局变量和局部变量的作用域。2023/2/136inta=5; voidf(intx,inty) {intb,c; b=a+x;c=a-y;printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);}局部变量main(){intb=6,c=7; f(b,c);printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

{inta=9,b=8; printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

{

c=10; printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

}printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);

}printf("%d\t%d\t%d\n",a,b,c);}局部变量局部变量程序输出结果：511-2567987981098105610全局变量2023/2/1374.6变量的存储类别及变量的生存期4.6.1变量的生存期与变量的存储分类变量的生存期：变量在内存中占据存储空间的时间。思考：1.何时为变量分配内存单元？

2.将变量分配在内存的什么区域？3.变量占据内存的时间（生存期）？程序代码区静态存储区动态存储区存储分配动态存储变量静态存储变量2023/2/1384.6.2变量的存储类别变量的属性数据类型：决定为变量分配内存单元的长度，数据的存放形式，数的范围。存储类别：决定了变量的生存期，给它分配在哪个存储区。2023/2/139变量定义语句的一般形式存储类别数据类型变量名1,…,变量名n;auto（自动的）

register（寄存器的）static（静态的）

extern（外部的）1．自动变量（auto类别）局部变量可以定义为自动变量。main()

{intx,y;…}main()

{[auto]intx,y;…}自动变量等价可省2023/2/140main(){inta,b,c;

printf(“Entera，b:\n”);scanf(“%d%d”,&a,&b);c=sum(a,b);printf(“Sum=%d\n”,c);}sum(inta,intb){intc=0;

c=a+b;return(c);}printf(“Entera，b:\n”);scanf(“%d%d”,&a,&b);c=sum(a,b);c=a+b;return(c);printf(“Sum=%d\n”,c);main()Entera,b:内存用户区静态存储区am

不定bm

不定cm

不定12<回车>as=1bs=2cs=0bm=2am=1sum(inta,intb)Sum=3程序程序区动态存储区观察下列程序运行时变量的存储情况单击开始运行as=1bs=2cs=3运行结束cm=3

2023/2/141⑴内存分配调用函数或执行分程序时在动态存储区为其分配存储单元，函数或分程序执行结束，所占内存空间即刻释放。⑵变量的初值定义变量时若没赋初值，变量的初值不确定；如果赋初值则每次函数被调用时执行一次赋值操作。⑶生存期

在函数或分程序执行期间。⑷作用域自动变量所在的函数内或分程序内。自动变量2023/2/1422．静态变量（static类别）除形参外，局部变量和全局变量都可以定义为静态变量。局部静态变量（或称内部静态变量）全局静态变量（或称外部静态变量）静态变量静态变量staticinta;main(){floatx,y;…}f(){staticintb=1;……}全局静态变量局部静态变量自动变量不能省2023/2/143staticintb=0;main(){int a=2,i;for(i=0;i<2;i++)printf("%4d",f(a));printf("\n");}intf(inta){staticintc=3;b++;c++;return(a+b+c);}内存用户区静态存储区程序区动态存储区【例4.22】静态变量的使用。b=0c=3main()程序am=2i不定for(i=0;i<2;i++)i=0printf("%4d",f(a));intf(inta)af

=2c=4b++;c++;b=1return(a+b+c);

7for(i=0;i<2;i++)i=1printf("%4d",f(a));intf(inta)af

=2b++;c++;b=2c=5return(a+b+c);

9i=2printf("\n");单击开始运行运行结束for(i=0;i<2;i++)2023/2/144⑴内存分配编译时，将其分配在内存的静态存储区中，程序运行结束释放该单元。⑵静态变量的初值若定义时未赋初值，在编译时，系统自动赋初值为0；若定义时赋初值，则仅在编译时赋初值一次，程序运行后不再给变量赋初值。⑶生存期整个程序的执行期间。⑷作用域局部静态变量的作用域是它所在的函数或分程序。全局静态变量的作用域是从定义处开始到本源文件结束。静态变量静态变量例2023/2/145voidcompare(){inta=0;

staticintb=0;

a=a+1;

b=b+1;printf(“a=%d,b=%d\n”,a,b);}voidmain(){inti;for(i=1;i<4;i++)

{printf(“No%dcall:”,i); compare();

}}No1call:

a=1,b=1No2call:a=1,b=2No3call:a=1,b=32023/2/146intc;staticinta;main(){floatx,y;…}chars;f(){staticintb=1;……}3.外部变量（extern类别）在函数外定义的变量若没有用static说明，则是外部变量。外部变量只能隐式定义为extern类别，不能显式定义。全局静态变量自动变量局部静态变量外部变量2023/2/147⑴内存分配编译时，将其分配在静态存储区，程序运行结束释放该单元。⑵变量的初值若定义变量时未赋初值，在编译时，系统自动赋初值为0。⑶生存期整个程序的执行期间。⑷作用域从定义处开始到本源文件结束。此外，还可以用extern进行声明，以使其作用域扩大到该程序的其它文件中。外部变量问题：全局静态变量的作用域可以扩展到本程序的其它文件吗？2023/2/148外部变量声明的一般格式

extern

数据类型变量名1，…，变量名n；或

extern

变量名1，…，变量名n；注意：①外部变量声明用关键字extern，而外部变量的定义不能用extern，只能隐式定义。②定义外部变量时，系统要给变量分配存储空间，而对外部变量声明时，系统不分配存储空间，只是让编译系统知道该变量是一个已经定义过的外部变量，与函数声明的作用类似。2023/2/149intp=1,q=5;floatf1(inta){externcharc1,c2;……}charc1,c2;charf2(intx,inty){……}main(){……}外部变量声明定义外部变量定义外部变量思考：在f1函数中声明c1、c2的作用是什么？如何修改程序使所有函数都可以使用外部变量而又不需要声明？【例4.24】在一个文件内声明外部变量。2023/2/150【例4.25】在多文件的程序中声明外部变量。file1.c文件中程序如下：inti;main(){voidf1(),f2(),f3();i=1;f1();printf("\tmain:i=%d",i);f2();printf("\tmain:i=%d",i);f3();printf("\tmain:i=%d\n",i);}voidf1(){i++;printf("\nf1:i=%d",i);}file2.c文件中程序如下：externinti;

voidf2(){inti=3;printf("\nf2:i=%d",i);}voidf3(){i=3;printf("\nf3:i=%d",i);}程序输出结果：f1:i=2main:i=2f2:i=3main:i=2f3:i=3main:i=3声明外部变量定义外部变量2023/2/1514.寄存器变量（register类别）只有函数内定义的变量或形参可以定义为寄存器变量。寄存器变量的值保存在CPU的寄存器中。受寄存器长度的限制，寄存器变量只能是char、int和指针类型的变量。【例4.26】寄存器变量的使用。main(){longintsum=0;

registerinti;for(i=1;i<=1000;i++)sum+=i;printf("sum=%ld\n",sum);}程序输出结果：sum=5005002023/2/1524.6.3归纳变量的分类