C语言程序设计课件-第4章 函数

第4章函数

按结构化程序设计的要求，通常可将程序按功能分成若干模块，每个模块又可分成更小的模块，逐层细化至每个模块只完成特定的功能。按此原则编写的程序层次清晰、可读性强、易于修改和维护，亦便于多个成员合作编写程序。

C语言中，模块由函数实现。函数是完成特定功能的程序段，是C程序的基本单位。一个C程序由一个或多个函数组成，这些函数可以放在一个或多个源程序文件中。

4.1.1函数的基本概念

C程序中有一个函数是必须存在的，这就是main函数(又称为主函数)。main函数是唯一的。main函数是C程序执行的入口，即程序开始执行时，系统首先调用main函数执行。

C程序中所有函数的定义是平行的，函数之间不存在嵌套或从属的关系，但是函数之间可以相互调用。除main函数不能被其他函数调用外，其他函数都是一个可以反复使用的程序段。函数是通过被调用而执行的。【例4.1】编写程序计算两个整数绝对值阶乘之差。

#include"math.h"

#include"stdio.

intfac(intn)/*计算一个整数绝对值的阶乘*/

{inti,f=1;

n=abs(n);

for(i=1;i<=n;i++)

f=f*i;

return(f);

}main(){intx,y,c1,c2;printf("pleaseenterx,y:");scanf("%d%d",&x,&y);c1=fac(x);/*调用fac，求x绝对 值的阶乘*/c2=fac(y);/*调用fac，求y绝对值 的阶乘*/printf("theoutcomeis%d\n",c1-c2);/*输出结果*/}输入-7、2时的运行结果为：pleaseenterx,y:-72↙theoutcomeis5038

函数是有区别的：

系统函数（库函数）：可以直接使用，由C系统提供，如 scanf、printf和abs函数。

用户自定义函数：还有一种是用户必须定义后才能使用的 函数，例如例6.1中的fac函数。4.1.2函数的定义

●编写C程序的主要工作就是编写用户自定义函数，即 所谓的函数定义。

●函数定义的一般形式：

类型标识符函数名（形式参数表列）

{

声明部分

执行部分

}

【例4.2】求两个整数的之和。

#include“stdio.h”

voidstart_information()

{printf(“Theprogrambegin!\n”);

}

intsum(intx1,intx2)/*定义函数 的返回值类型，函数名，形参*/

{ints;

s=x1+x2;/*计算x1和x2之和*/

return(s);/*返回运算结果*/

}

voidend_information()

{printf("Theprogramend!\n");

}

main(){intx,y,z,s;start_information();printf("enterxy:");scanf("%d%d",&x,&y);s=sum(x,y);printf("thesumis%d\n",s);end_information();}输入23、4时，程序运行结果为：Theprogrambegin!enterxy:234↙thesumis27Theprogramend!编写函数注意：

①函数名要符合标识符的命名规则，例如，

start_information

end_information。

②函数定义时的参数称为形式参数，简称形参。

●形式参数列表说明的是函数间要传递的数据。

●函数调用时主调函数把实际参数传递给形式参数，然 后被调用函数利用实际参数进行运算。

③若有多个形参，形参之间用逗号分隔。

例如，“intsum(intx1,intx2)”。

④如果在形式参数列表中只列出参数名，则需要在其后说明每个参数的类型，函数定的形式变为：

类型标识符函数名（形式参数表列）

形式参数类型说明;

{声明部分

执行部分

}

intsum(x1,x2)/*定义返回值类型，函数名，形参*/

intx1,x2;

{ints;

s=x1+x2;/*计算x1和x2之和，放到s中*/

return(s);/*返回运算结果*/

}⑤如果函数不需要数据传递，形式参数表为空，但“（）”不能省略。

例如start_information()

end_information()。

⑥花括弧内的内容称为“函数体”。

声明部分对函数内使用变量定义和声明，以及对被调用函数的声明。

执行部分是实现函数功能的语句序列。4.2函数参数与返回值

4.2.1函数的参数

●函数的参数分为形参和实参两种。

●形参出现在函数定义中，在整个函数体内都可以使用，离开该函数则不能使用。

●实参出现在主调中，进入被调函数后，实参变量也不能使用。●形参和实参的功能是作数据传送。发生函数调用时，主调函数把实参的值传送给被调函数的形参（单向值传递），从而实现主调函数向被调函数的数据传送。形参和实参特点：

（1）形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时即刻释放所分配的内存单元。因此形参只有在函数内部有效，函数调用结束返回主调函数后，就不能再使用该形参变量。

（2）实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须具有确定的值，以便把这些值传送给形参。

（3）实参和形参在数量上、类型上、顺序上应严格一致，否则会发生“类型不匹配”的错误。

（4）函数调用中发生的数据传送是单向的，即只能把实参的值传送给形参，而不能把形参的值反向地传送给实参。因此在函数调用过程中，形参的值发生改变对实参中的值不会有影响。【例4.3】函数调用举例。

#include<stdio.h>

main()

{

voids(intn）；

intn;

printf(“inputnumber\n”);

scanf(“%d”,&n);

s(n);

printf(“n=%d\n”,n);

}voids(intn){inti;for(i=n-1;i>=1;i--)n=n+i;printf(“n=%d\n”,n);}程序分析：

本程序中定义了一个函数s，该函数的功能是求∑i（i从n-1变到1）的值。在主函数中输入n的值（假设n为100），并作为实参，在调用时传送给s函数的形参变量n（注意，本程序的形参变量和实参变量的标识符都为n，但这是两个不同的量，各自有不同的作用域）。在主函数中用printf语句输出一次n的值，这个n的值是实参n的值。在函数s中也用printf语句输出了一次n值，这个n值是形参最后取得的n值5050。从运行情况看，输入n值为100，即形参n的值变为5050。返回主函数之后，输出实参n的值仍为100。可见实参的值不随形参的变换而变化。

4.2.2函数的返回值

函数的返回值是指函数被调用后，执行函数体的程序段所取得并返回给主调函数的值。

（1）函数的值只能通过return语句返回主调函数。

return语句格式为：return（<表达式>）；

（2）return语句功能：

①将表达式的计算结果返回给调用函数。

②结束函数的执行，返回到主调函数中继续执行。【例4.4】编程序求两个浮点数的积。

floatproduct(floatx,floaty)/*`计算两个浮点数的积*/

{floats;

s=x*y;

return(s);

}

main()

{floata,b,p;

printf("\npleaseenter(a,b):");/*输出信息提示*/

scanf("%f,%f",&a,&b);

p=product(a,b);/*调用函数product*/

printf("theproductofa,bis:%f\n",p);

}说明：

①返回值的类型应为定义函数时的函数的类型。若函数类型与return语句中表达式值的类型不一致，则以函数类型为准进行类型转换。例如，如果product函数为：

doubleproduct(floatx,floaty)/*计算两个浮点数的积*/

{floats;

s=x*y;

return(s);

}

②没有返回值的函数，用void定义其函数类型。否则，函数即使不用return语句返回值，函数仍将返回一个不确定的值。

③如果return语句中没有返回值，语句格式为：return；

④return语句可以出现多次，但是每次函数调用只能有一条 return语句被执行。return语句返回值是float类型，而函数类型为double，则将返回值转换成double类型返回。例如下面的example函数有三个return语句，只要其中之一执行，函数就会结束。最后一个return语句中没有返回值，其功能只是返回调用函数。

doubleexample(floatx,floaty)

{floats;

if(x>0&&y>0){s=x/y;return(s);}

if(y==0)return(0);

return;

}

4.3函数调用

4.3.1函数的声明

在C程序中，函数可以被调用需要两个前提：

①函数已存在。系统函数，或用户已定义完成的函数。

②对于库函数，在调用函数所在文件用include命令包含相应 的头文件即可；

③对于用户自定义的函数，除三种情况外都需要在调用函数前 对其进行声明，或者用include命令包含被调用函数的所 在文件。

●函数定义是指编写不存在的函数，函数定义只能一次。

●函数声明是对存在的准备调用的函数进行声明，让编译系统可以在编译阶段对函数的调用进行合法性检查，判断形参与实参的类型及个数是否一致，函数声明可以多次。

函数声明格式：类型标识符函数名（形式参数表列）；

main()

{floata,b,p;

floatproduct(floatx,floaty);/*函数声明，以便本函数调用*/

printf("\npleaseenter(a,b):");

scanf("%f,%f",&a,&b);

p=product(a,b);/*调用函数product*/

printf("\ntheproductofa,bis:%f",p);

}

floatproduct(floatx,floaty)/*计算两个浮点数的积*/

{floats;

s=x*y;

return(s);

}下列三种情况下，调用函数前可以不对被调用函数进行声明：

①被调函数的返回值类型是整型或字符型。

②在函数的外部已对该函数声明，且声明在主调函数的前面。

floatproduct(floatx,floaty);/*函数product的声明语句*/

main()

{floata,b,p;

printf("\npleaseenter(a,b):");

scanf("%f,%f",&a,&b);

p=product(a,b);/*调用函数product*/

printf("\ntheproductofa,bis:%f",p);

}

floatproduct(floatx,floaty)/*计算两个浮点数的积*/

{floats;

s=x*y;

return(s);}

③被调用函数的定义和调用函数在同一个文件内，且出现在调用函数之前。

floatproduct(floatx,floaty)/*计算两个浮点数的积*/

{floats;

s=x*y;

return(s);

}

main()

{floata,b,p;

printf("\npleaseenter(a,b):");/*输出信息提示*/

scanf("%f,%f",&a,&b);

p=product(a,b);/*调用函数product*/

printf("theproductofa,bis:%f\n",p);

}

4.3.2函数的调用

函数的调用就是调用函数通过数据传递使用被调用函数的功能。

函数调用的一般形式是：

函数名（实际参数表列）

说明：

①调用函数时的参数称为实际参数，简称实参。实参可以是变 量、常量或表达式，是有确定值的参数。

②函数的形参与实参要求个数相等，并且对应的形参和实参的 类型相同。若被调函数是无参函数，则实参表列为空。

③数据传递是通过形参接收实参的数值完成的。函数调用时， 形参被分配内存单元，并接收对应实参传来的值。#include“stdio.h”

voidstart_information()

{printf(“Theprogrambegin!\n”);

}

voidend_information()

{printf(“Theprogramend!\n”);

}

floatsort(floatx1,floatx2,floatx3)

{floatt;

printf(“x1=%6.2fx2=%6.2fx3=%6.2f\n”,x1,x2,x3);

if(x1>x2){t=x1；x1=x2;x2=t;}

if(x1>x3){t=x1；x1=x3;x3=t;}

if(x2>x3){t=x2；x2=x3;x3=t;}

printf("x1=%6.2fx2=%6.2fx3=%6.2f\n",x1,x2,x3);

return(x3+x2+x1);

}

main(){floata,sum;start_information();printf("pleaseenterdata(a):");scanf("%f",&a);sum=sort(a+1,3.0,a);printf("sumis%6.2f\n", sum);end_information();}【例4.7】将三个实数按由小到大顺序输出。一般函数的三种调用方式：

①具有返回值的函数参加表达式的计算。例如语句 t=max(x,y)+10;

②具有返回值的函数作为其他函数的实参。例如语句 printf(“\nthemaximumis:%f”,max(t,z));

③没有返回值的函数单独成为一个语句，例如语句：

end_information();

【例4.8】函数调用方式。

floatmax(floatx,floaty)/*返回两个数中较大的值*/

{if(x>y)return(x);elsereturn(y);

}

voidend_information()

{printf(“Theprogramend!\n”);

}

main()

{floatx,y,z,t;

printf("pleaseenterxyz:");/*输出信息提示输入三个实数*/

scanf("%f%f%f",&x,&y,&z);

t=max(x,y)+10;

printf("themaximumis:%f\n",max(t,z));

end_information();

}4.3.3函数调用的数据传递方式

●C语言中，只能将实参的值传递给形参，形参值的 变化不影响实际参数。称为单向值传递。

●调用函数时，给形参分配内存单元，将实参的值赋给形式参数。

●函数执行完后，形参占用的空间被释放，实参仍为调用前的值。

【例4.10】注意程序运行结果。voidchange(intx,inty){printf("x=%d,y=%d\n",x,y);

x=100;y=200;printf("x=%d,y=%d\n",x,y);}

main(){inta,b;printf("\npleaseenter data(a,b):");scanf("%d%d",&a,&b);printf("a=%d,b=%d\n",a,b);change(a,b);printf("a=%d,b=%d\n",a,b);}在输入3、4时，程序的运行结果为：pleaseenterdata(a,b):34↙a=3,b=4x=3,y=4x=100,y=200a=3,b=4

例4.10中main函数调用函数change时，系统给形参x、y分配空间，将实参a的值赋给形参x，实参b的值赋给形参y。执行change函数时，x、y重新被赋值。change函数执行完x、y占用的空间被释放。形参x、y的变化影响不到实参a、b，因此main函数内输出为“a=3,b=4”。4.4函数的嵌套调用

4.4.1函数的嵌套调用

C语言中，函数不允许嵌套定义，但可以嵌套调用。【例4.11】求两个整数的最小公倍数。intdivisor(intx,inty)/*求整数x、y的最大公约数*/{

intm;

if(x<y){m=x;x=y;y=m;}while((m=x%y)!=0){x=y;y=m;}return(y);}

intmultiple(intx,inty)/*求整数x、y的最小公倍数*/{intm;m=x*y/divisor(x,y);return(m);}

main(){intx,y,z;

printf("\npleaseenterxy:");scanf("%d%d",&x,&y);z=multiple(x,y);/*调用函数multiple 求x、y的最小公倍数*/printf("theminimumcommonmultiple: %d",z);}

例4.11的程序运行过程如图4.1所示。从main函数开始执行，输入两个整数后调用multiple函数，multiple函数用调用了divisor函数。divisor函数执行完返回multiple函数执行，multiple函数执行完返回main函数执行。main函数执行完，程序执行结束。voidf3()

{printf("functionf3begin.\n");

printf("functionf3end.\n");

}

voidf2()

{printf("functionf2begin.\n");

f3();

printf("functionf2end.\n");

}

voidf1()

{printf("functionf1begin.\n");

f2();

f3();

printf("functionf1end.\n");

}

main(){printf("\nfunctionmainbegin.\n");f1();printf("functionmainend. \n");}

functionmainbegin.functionf1begin.

functionf2begin.

functionf3begin.functionf3end.

functionf2end.

functionf3begin.functionf3end.functionf1end.functionmainend.【例4.12】请分析下列程序的输出结果，体会函数嵌套调用的关系。4.4.2函数的递归调用

●函数可以直接或间接的调用自身，这种调用方式称为函数 的递归调用。

●注意，虽然递归是直接或间接的调用自身，但和调用其他 函数一样每次被调用都需要重新开辟空间，并不共用 同一内存空间。因此调用自身和调用其他函数的调用 过程无区别。【例4.13】直接递归调用。

voidfun()

{printf("functionfunbegin.\n");

fun();

printf("functionfunend.\n");

}

【例4.14】间接递归调用。voidf1(){printf("functionf1begin.\n");f2(),printf("functionf1end.\n");}voidf2(){printf("functionf2begin.\n");f1();printf("functionf2end.\n");}

例4.13和例4.14的递归调用是无休止的自身调用。显然无休止的调用是不合理的,也是不允许的。合理的递归调用应是有限的，是在一定条件能停止的递归调用。【例4.15】求n!的递归程序。

longfac(intx)/*递归函数，求x!*/

{if(x<0)return(-1);/*无法计算阶乘返回-1*/

elseif(x==1||x==0)return(1);/*返回终结条件下的值*/

elsereturn(x*fac(x-1));/*递归调用函数自身*/

}

main()

{intn;

printf("pleaseenterintegern:");

scanf("%d",&n);

printf("n!=%ld\n",fac(n));

}

main()fac(3)fac(2)fac(1)

输入n

调用fac函数求3! 计算3*fac(2)计算2*fac(1)1!=1

输出3！结束返回fact(3)=6