函数与编译预处理

函数与编译预处理1第一页，共六十四页，编辑于2023年，星期五第7章函数与预处理命令7.1概述7.2函数的定义与调用7.3变量作用域与存储方式7.4编译预处理2第二页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.1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n3第三页，共六十四页，编辑于2023年，星期五【例7.1】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4第四页，共六十四页，编辑于2023年，星期五⑴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5第五页，共六十四页，编辑于2023年，星期五⑷函数的种类从函数定义形式分：①有参函数在主调（用）函数和被调（用）函数之间通过参数进行数据传递，如：

intcube(intx){…}

②无参函数如：getchar()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。从使用的角度看：①标准函数（库函数）库函数是由系统提供的。如：getchar()、sin(x)等。在程序中可以直接调用它们。附录A列出了C的部分库函数。②用户自定义函数如:例7.1中的cube函数。6第六页，共六十四页，编辑于2023年，星期五【例7.2】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*********************************7第七页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.2.1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类型有形式参数，max为有参函数

8第八页，共六十四页，编辑于2023年，星期五intmax(x,y)intx,y;{intz;z=x>y?x:y;return(z);}intmax(x,y){intx,y;……}或intmax(intx,y){……}或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。例如：null(){}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

√9第九页，共六十四页，编辑于2023年，星期五函数名（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));7.2.2函数的调用函数调用的一般形式：10第十页，共六十四页，编辑于2023年，星期五intsum(){inti,t=0;for(i=1;i<=100;i++)t+=i;return(t);}main(){ints;s=sum();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7.3】求1～100的累加和。思考：两个程序有何不同程序输出结果：5050？11第十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期五voidswap(int

x,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);}7.2.3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7.4】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12第十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期五形参和实参

10

20abswap函数在调用时，形参x,y才被分配存储空间，从main函数中分别获实参传递的值10,20，此为虚实结合。voidswap(int

x,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);}10

20

xy201013第十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期五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。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”。14第十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期五2.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。若省略函数的类型，系统默认其为int型。②无返回值的函数应将其类型定义为void（空）类型。⑴函数的类型【例7.5】输出两个数中的大数。max(intx,inty){intz;z=x>y?x:y;return(z);/*返回z的值*/}main(){inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);c=max(a,b);printf("maxis%d\n",c);}15第十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期五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，VC系统警告的同时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);

return表达式;return;16第十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期五【例7.6】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：若要得到双精度实型的圆面积，程序应如何修改程序运行情况如下：212？17第十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期五

7.2.4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: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。voidswap(intx,inty){…}main(){…swap(a,b);}main(){…c=max(a,b);}max(intx,inty){…}18第十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期五对被调函数进行声明的一般形式

函数类型函数名（参数类型1

参数名1，…）;或函数类型函数名（参数类型1，参数类型2，…）;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。第二种形式省略了参数名，此种形式也称为函数的原型。？19第十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期五main(){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7.7】计算并输出两个数的和、差、积、商。第二十页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.2.5数组作函数参数1.一维数组元素作函数参数main(){inta[5],i,m;for(i=0;i<5;i++)scanf("%d",&a[i]);m=a[0];for(i=1;i<5;i++)m=min(m,a[i]);printf("%d\n",m);}【例7.8】求5个数中的最小值。intmin(intx,inty){return(x<y?x:y);}用打擂台方法求最小值。m相当于擂主单向值传递21第二十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期五2.一维数组名作函数参数数组名作为函数参数，在调用函数时，传递的是数组的地址，因为数组名表示数组在内存中的起始地址，这种传递称为地址传递。例如:数组a在内存中从2000地址开始存放,则a的值为2000。2000是地址值，是指针类型的数据（第8中将介绍指针类型），不能把它看成是整型或其他类型数据。实参是数组名，形参也应定义为数组形式，形参数组的长度可以省略，但[]不能省，否则就不是数组形式了。

【例7.9】用冒泡法将10个整数排序。22第二十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期五voidsort(int

b[

],intn);voidprintarr(int

b[

]);main(){inta[10]={11,22,63,97,58,80,45,32,73,36};printf("Beforesort:\n");

printarr(a);

sort(a,10);

printf("Aftersort:\n");

printarr(a);}voidprintarr(intb[10]){inti;for(i=0;i<10;i++)printf("%5d",b[i]);printf("\n");}voidsort(int

b[

],intn){inti,j,t;for(i=1;i<n;i++)for(j=0;j<n-i;j++)if(b[j]>b[j+1]){t=b[j];b[j]=b[j+1];b[j+1]=t;}}地址传递23第二十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期五

a[0]a[1]a[2]a[3]a[4]a[5]a[6]a[7]a[8]a[9]

b[0]b[1]b[2]b[3]b[4]b[5]b[6]b[7]b[8]b[9]11226397588045327336(a)排序前a[0]a[1]a[2]a[3]a[4]a[5]a[6]a[7]a[8]a[9]b[0]b[1]b[2]b[3]b[4]b[5]b[6]b[7]b[8]b[9]11223236455863738097(b)排序后图7.3调用sort函数2000b形参b实际是一个可以存放地址的变量a:2000实参赋给形参首地址：

2000首地址：

200024第二十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期五#include"stdio.h"main(){voidscat(charstr1[],charstr2[]);chars1[50],s2[50];inti,k;printf("Inputs1:");gets(s1);printf("Inputs2:");gets(s2);

scat(s1,s2);printf("Outputs1:%s\n",s1);}voidscat(charstr1[],charstr2[]){inti=0,k=0;for(;str1[i]!=‘\0’;i++;);for(;str2[k]!=‘\0’;i++,k++)str1[i]=str2[k];str1[i]='\0';}scat函数还可简化为：voidscat(charstr1[],charstr2[]){inti=0,k=0;for(;str1[i];i++);for(;str1[i++]=str2[k++];);}【例7.10】编程序，实现字符串连接。25第二十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期五以二维数组为例。二维数组名作实参时，对应的形参也应该定义为一个二维数组形式。对形参数组定义时可以指定每一维的大小，也可以省略第一维的大小说明。【例】编程序，将矩阵转置。设转置前为a矩阵，转置后为b矩阵，如下所示：

a=12345678910111215

926

1037

1148

12b=思路：将a[0][0]b[0][0]，a[0][1]b[1][0]，a[0][2]b[2][0]，a[1][0]b[0][1]，…，a[i][j]b[j][i]，…。2.多维数组作函数参数26第二十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期五voidturn(); main(){inta[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};inti,j,b[4][3];

…

turn(a,b);

printf("arrayb:\n");for(i=0;i<4;i++) {for(j=0;j<3;j++)printf("%5d",b[i][j]);printf("\n");}}/*矩阵转置函数*/voidturn(intarra[][4],intarrb[][3]){intr,c;for(r=0;r<3;r++)for(c=0;c<4;c++)

arrb[c][r]=arra[r][c];}27第二十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.2.7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{

……

……

……}1.函数的嵌套调用28第二十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期五【例7.11】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：929第二十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期五2.函数的递归调用（略）（1）递归的基本概念递归调用：一个函数直接或间接地调用了它本身，就称为函数的递归调用。递归函数：在函数体内调用该函数本身。intsub(intx){inty,z;……if(……)z=sub(y);else{……}return;}例如：直接调用sub函数本身30第三十页，共六十四页，编辑于2023年，星期五（2）递归函数的执行过程【例7.12】编一递归函数求n!。思路：以求4的阶乘为例:4!=4*3!，3!=3*2!，2!=2*1!，1!=1，0!=1。递归结束条件：当n=1或n=0时，n!=1。递归公式：n!=1（n=0,1）n×(n-1)!（n>1）31第三十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期五程序如下：floatfact(intn){floatf=0;if(n<0)printf("n<0,error!");elseif(n==0||n==1)f=1;elsef=fact(n-1)*n;return(f);}main(){intn;floaty;printf("\nInputn:");scanf("%d",&n);y=fact(n);printf("%d!=%-10.0f\n",n,y);}运行情况如下：Inputaintegernumber:44!=2432第三十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期五递归调用过程

回推main()fact(4)fact(3)fact(2)fact(1){{{{{……………

y=fact(4);f=4*fact(3);f=3*fact(2);f=2*fact(1);f=1;

……………return24return6return2return1}}}}}

递推

33第三十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.3局部变量和全局变量及其作用域7.3.1变量的作用域1.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7.13】分析下面程序的运行结果及变量的作用域。问题：一个变量在程序的每个函数中都能使用吗？34第三十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期五voidsub(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=135第三十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期五2.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7.14】全局变量和局部变量的作用域。36第三十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期五inta=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37第三十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.3.2变量的存储类别及变量的生存期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38第三十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期五2.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。39第三十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期五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）A.自动变量（auto类别）局部变量可以定义为自动变量。main()

{intx,y;…}main()

{autointx,y;…}自动变量等价可省40第四十页，共六十四页，编辑于2023年，星期五⑴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，应该赋值；如果在一个程序中函数被多次调用，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41第四十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期五B．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42第四十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期五⑴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43第四十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期五44intc;staticinta;main(){floatx,y;…}chars;f(){staticintb=1;……}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C.外部变量（extern类别）第四十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期五

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。外部变量（extern类别）的声明45第四十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期五【例7.16】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46第四十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期五第四十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期五①局部变量(静态局部变量与动态局部)静态局部变量与自动变量（动态局部）的区别:对局部静态变量来说，当多次调用一个函数时，每次调用完以后，保留其变量的值。而对自动变量来说，当多次调用一个函数时，每次都为其变量赋初值。②全局变量(全局静态变量与外部变量)全局静态变量与外部变量的区别在于：全局静态变量的作用域为所在源文件，而外部变量的作用域为所在源程序。一个源程序由若干个源文件组成几种变量的区别第四十八页，共六十四页，编辑于2023年，星期五例7.15静态局部变量与自动变量的区别main(){inti;voidf();for(i=1;i<=3;i++)f();}voidf(){autointj=0;++j;printf(“%d\n”,j);}static

输出：111输出：123第四十九页，共六十四页，编辑于2023年，星期五D.寄存器变量（register类别）<略>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7.17】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=50050050第五十页，共六十四页，编辑于2023年，星期五3.归纳变量的分类按照变量的作用域对变量分类⑴局部变量⑵全局变量按照变量的生存期对变量分类⑴静态存储变量包括：局部静态变量和全局静态变量⑵动态存储变量包括：自动变量51第五十一页，共六十四页，编辑于2023年，星期五源文件*.c运行文件*.exe目标文件*.obj编译连接编译预处理编译编译预处理包括：

宏定义文件包含

条件编译7.4编译预处理52第五十二页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.4编译预处理（续）源文件*.c运行文件*.exe目标文件*.obj编译连接main(){floatr,s,c;scanf(“%f”,&r);s=r*r*3.14;c=2*r*3.14;printf(“s=%f,c=%f”,s,c);}？如何修改圆周率53第五十三页，共六十四页，编辑于2023年，星期五#define

宏名

字符串宏定义的功能：

在进行编译前，用字符串原样替换程序中的宏名。这个替换过程称为“宏替换”或“宏展开”，字符串也称为替换文本。

命令的一般格式：7.4.1不带参数的宏定义7.4编译预处理（续）54第五十四页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.4编译预处理（续）例如：#definePI

3.14main(){floatr,s,c;scanf(“%f”,&r);s=r*r*PI

;c=2*r*PI

;printf(“s=%f,c=%f”,s,c);}替换3.143.14再进入编译55第五十五页，共六十四页，编辑于2023年，星期五7.4编译预处理（续）②为了增加程序的可读性，建议宏名用大写字母，其他的标识符用小写字母。③双引号中有与宏名相同的字符串不进行替换。④已经定义的宏名可以被后定义的宏名引用。在预处理时将层层进行替换。说明:①宏定义的作用域是从定义处开始到源文件结束，但根据需要可用undef命令终止其作用域。形式为:

#undef宏名56第五十六页，共六十四页，编辑于2023年，星期五【例7.18】不带参数的宏定义。源程序：#definePI3.14#defineSPI*r*r#defineV4*S*r/3main(){floatr;printf("\nInputr:");scanf("%f",&r);printf("S=%.2fV=%.2f\n",S,V);}编译预处理后的程序：main(){floatr;printf("\nInputr:");scanf("%f",&r);printf("S=%.2fV=%.2f\n",3.14*r*r,4*

3.14*r*r

*r/3);}SV再进入编译57第五十七页，共六十四页，编辑于2023年，星期五命令的一般形式7.4.2