C語言程序設(shè)計教程(修訂本)第5章模塊設(shè)計.ppt

第5章 模塊設(shè)計,5.1 模塊的實現(xiàn)函數(shù) 5.2 模塊間的參數(shù)傳遞 5.3 模塊的遞歸調(diào)用 5.4 程序舉例 5.5 編譯預(yù)處理,5.1 模塊的實現(xiàn)函數(shù),5.1.1 函數(shù)的概念 在C語言中，函數(shù)分為以下兩種。 （1）標準庫函數(shù) 這種函數(shù)用戶不必定義，但可直接使用。例如scanf() ， printf() ， fabs() ， sqrt() ，exp()，sin()，cos()等都是C語言中常用的庫函數(shù)。 （2）用戶自己定義的函數(shù) 這種函數(shù)用以解決用戶的專門問題，一般由用戶自己編寫。,返回目錄,例5.1 從鍵盤輸入兩個正整數(shù)m與n(mn)，求 的值（即求 ）。 其C程序如下： #include “stdio.h“ main() /*主函數(shù)*/ int m，n； int p()； /*說明本函數(shù)中要調(diào)用的函數(shù)p()是整型*/ scanf(“%d，%d“，&m，&n)； if (mn) printf(“%dn“，p(m)/p(mn)； else printf(“mn ! n“)； int p(k) /*計算階乘值的函數(shù)*/ int k； int s，i； s1； for (i1； ik； ii1) ss*i； return(s)； ,下面對函數(shù)作幾點說明： （1）一個完整的C程序可以由若干個函數(shù)組成，其中必須有一個且只能有一個主函數(shù)main()。 （2）一個完整C程序中的所有函數(shù)可以放在一個文件中，也可以放在多個文件中。 在編譯命令行中鍵入各個函數(shù)所在的文件名（各文件名之間用空格分隔）。 在主函數(shù)中用 #include 語句將各函數(shù)所在的文件包含進來。 （3）C語言中的函數(shù)沒有從屬關(guān)系，各函數(shù)之間互相獨立，可以互相調(diào)用。,5.1.2 函數(shù)的定義 在C語言中，函數(shù)定義的一般形式為 類型標識符 函數(shù)名（形參表列） 形參類型說明 說明部分 語句部分 ,在定義C函數(shù)時要注意以下幾點。 （1）函數(shù)類型標識符同變量類型說明符，它表示返回的函數(shù)值類型。 （2）如果省略函數(shù)的類型標識符，則默認為是int型。 （3）C語言允許定義空函數(shù)。如 dummy() ,（4）函數(shù)中返回語句的形式為 return（表達式）； 或 return 表達式； （5）如果“形參表列”中有多個形式參數(shù)，則它們之間要用“，”分隔。 （6）C語言允許在形參表中直接對形參的類型進行說明。,5.1.3 函數(shù)的調(diào)用 函數(shù)調(diào)用的一般形式為 函數(shù)名（實參表列） （1）函數(shù)調(diào)用可以出現(xiàn)在表達式中（有函數(shù)值返回）；也可以單獨作為一個語句(無函數(shù)值返回)。 （2）實參表中的各實參可以是表達式，但它們的類型和個數(shù)應(yīng)與函數(shù)中的形參一一對應(yīng)。 （3）在調(diào)用函數(shù)中，通常要對被調(diào)用函數(shù)的返回值類型進行說明（一般在調(diào)用函數(shù)的函數(shù)體中的說明部分），包括函數(shù)類型、函數(shù)名和一對圓括號。,例5.2 下列程序的功能是計算輸出一個圓臺兩底面積之和。 #include “stdio.h“ main() double r1，r2； double q()； printf(“input r1 ，r2: “)； scanf(“%lf，%lf“，&r1，&r2)； printf(“s%fn“，q(r1，r2)； double q(x，y) double x，y； double s； s3.1415926*(x*xy*y)； return(s)； ,但C語言規(guī)定，在以下幾種情況下可以不在調(diào)用函數(shù)中對被調(diào)用函數(shù)作類型說明： 被調(diào)用函數(shù)為整型或字符型，自動按整型處理。 被調(diào)用函數(shù)的定義出現(xiàn)在調(diào)用函數(shù)之前。 在調(diào)用函數(shù)之前已經(jīng)由別的函數(shù)（它可能也要調(diào)用該被調(diào)用函數(shù)）對被調(diào)用函數(shù)作了類型說明。 （4）C語言雖不允許嵌套定義函數(shù)，但可以嵌套調(diào)用函數(shù)。,5.2 模塊間的參數(shù)傳遞,5.2.1 形參與實參的結(jié)合方式 1地址結(jié)合 所謂地址結(jié)合，是指在一個模塊調(diào)用另一個模塊時，并不是將調(diào)用模塊中的實參值直接傳送給被調(diào)用模塊中的形參，而只是將存放實參的地址傳送給形參。 2數(shù)值結(jié)合 所謂數(shù)值結(jié)合，是指調(diào)用模塊中的實參地址與被調(diào)用模塊中的形參地址是互相獨立的，在一個模塊調(diào)用另一個模塊時，直接將實參值傳送給形參被存放在形參地址中。,返回目錄,例5.3 分析下列C程序： void swap(x，y) int x，y； int t； tx； xy； yt； return； #include “stdio.h“ main() int x，y； scanf(“x%d，y%d“，&x，&y)； swap(x，y)； printf(“x%d，y%dn“，x，y)； ,在這個程序中共有兩個函數(shù)。在主函數(shù)中分別為整型變量x與y輸入數(shù)據(jù)，然后調(diào)用函數(shù)swap(x，y)。而函數(shù)swap(x，y)的功能是實現(xiàn)變量x值與y值的交換。但在實際運行該程序時，如果從鍵盤輸入 x6，y8 則輸出的結(jié)果為 x6，y8 即沒有達到交換的目的。這是因為在主函數(shù)中調(diào)用函數(shù)swap()時，只是將實參x和y的值分別傳遞給了swap()函數(shù)中的形參x和y，但由于主函數(shù)中的實參x和y與函數(shù)swap()中的形參x和y在計算機中的存儲地址是不同的，因此，在函數(shù)swap()中雖然交換了形參x與y的值，但實參x與y的值實際上沒有改變，即它們沒有被交換。,由此可以看出，在形參與實參為數(shù)值結(jié)合的情況下，實參與形參在計算機內(nèi)存中的存儲地址不是同一個，因此，即使在被調(diào)用函數(shù)中改變了形參值，調(diào)用函數(shù)中的實參值也是不會被改變的。,5.2.2 局部變量與全局變量 1局部變量 在函數(shù)內(nèi)部定義的變量稱為局部變量。函數(shù)內(nèi)部定義的變量只在該函數(shù)范圍內(nèi)有效，因此，不同函數(shù)中的局部變量可以重名，互不混淆。 2全局變量 在函數(shù)外定義的變量稱為全局變量。,除非十分必要，一般不提倡使用全局變量，其原因有以下幾點： 由于全局變量屬于程序中的所有函數(shù)，因此，在程序的執(zhí)行過程中，全局變量都需要占用存儲空間，即使實際正在執(zhí)行的函數(shù)中根本用不著這些全局變量，它們也要占用存儲空間。 在函數(shù)中使用全局變量后，要求在所有調(diào)用該函數(shù)的調(diào)用程序中都要使用這些全局變量，從而會降低函數(shù)的通用性。 在函數(shù)中使用全局變量后，使各函數(shù)模塊之間的互相影響比較大，從而使函數(shù)模塊的“內(nèi)聚性”差，而與其他模塊的“耦合性”強。 在函數(shù)中使用全局變量后，會降低程序的清晰性，可讀性差。,5.2.3 動態(tài)存儲變量與靜態(tài)存儲變量 1用戶程序的存儲分配 一般來說，用戶程序在計算機中的存儲分配如圖5.1所示。,圖5.1 用戶程序在計算機中的存儲分配,其中： 程序區(qū)用于存放程序； 靜態(tài)存儲區(qū)是在程序開始執(zhí)行時就分配的固定存儲單元，如全局變量； 動態(tài)存儲區(qū)是在函數(shù)調(diào)用過程中進行動態(tài)分配的存儲單元，如函數(shù)形參、自動變量、函數(shù)調(diào)用時的現(xiàn)場保護和返回地址等。,2變量的存儲類型 數(shù)據(jù)類型：如整型（int）、實型（float）、字符型（char）、雙精度型（double）等。 數(shù)據(jù)的存儲類型：分為自動類型（auto）、靜態(tài)類型（static）、寄存器類型（register）、外部類型（extern）。,例5.4 計算并輸出15的階乘值。其C程序如下： int fac(n) int n； static int f1； ff*n； return(f)； #include “stdio.h“ main() int i； for (i1； i5； ii1) printf(“%d!%dn“，i，fac(i)； ,下面對靜態(tài)存儲變量作幾點說明： 形參不能定義成靜態(tài)類型。 對局部靜態(tài)變量賦初值是在編譯時進行的，在調(diào)用時不再賦初值；而對自動變量賦初值是在調(diào)用時進行的，每次調(diào)用將重新賦初值。 定義局部靜態(tài)變量時若不賦初值，則在編譯時將自動賦初值0；但在定義自動變量時若不賦初值，則其初值為隨機值。 若無多大必要，盡量不用局部靜態(tài)變量。,3外部變量 全局變量如果在文件開頭定義，則在整個文件范圍內(nèi)的所有函數(shù)都可以使用該變量。 一般來說，全局變量有以下幾種用法： 在同一文件中，為了使全局變量定義點之前的函數(shù)中也能使用該全局變量，則應(yīng)在函數(shù)中用extern加以說明。 使一個文件中的函數(shù)也能用另一個文件中的全局變量。 利用靜態(tài)外部變量，使全局變量只能被本文件中的函數(shù)引用。,5.2.4 內(nèi)部函數(shù)與外部函數(shù) 在C語言中，函數(shù)可以分為內(nèi)部函數(shù)與外部函數(shù)。只能被本文件中其他函數(shù)調(diào)用的函數(shù)稱為內(nèi)部函數(shù)，內(nèi)部函數(shù)又稱為靜態(tài)函數(shù)。 定義內(nèi)部函數(shù)的形式如下： static 類型標識符 函數(shù)名（形參表） 定義外部函數(shù)的形式如下： extern 類型標識符 函數(shù)名（形參表）,5.3 模塊的遞歸調(diào)用,人們在解決一些復(fù)雜問題時，為了降低問題的復(fù)雜程度（如問題的規(guī)模等），一般總是將問題逐層分解，最后歸結(jié)為一些最簡單的問題。,返回目錄,例5.5 編寫一個C函數(shù)，對于輸入的參數(shù)n，依次打印輸出自然數(shù)1到n。 這是一個很簡單的問題，實際上不用遞歸就能解決，其C函數(shù)如下： #include “stdio.h“ wrt(int n) int k； for (k1；kn；k) printf(“%dn“，k)； return； ,解決這個問題還可以用以下的遞歸函數(shù)來實現(xiàn)： #include “stdio.h“ wrt1(int n) if (n!0) wrt1(n1)； printf(“%dn“，n)； return； ,自己調(diào)用自己的過程稱為遞歸調(diào)用過程。在C語言中，自己調(diào)用自己的函數(shù)稱為遞歸函數(shù)。 遞歸分為直接遞歸與間接遞歸兩種。 所謂直接遞歸，是指直接調(diào)用函數(shù)本身。,5.4 程序舉例,例5.6 編寫一個函數(shù)，其功能是判斷給定的正整數(shù)是否是素數(shù)，若是素數(shù)則返回函數(shù)值1，否則返回函數(shù)值0。 其C函數(shù)如下： #include “math.h“ sushu(int n) int k，i，flag； ksqrt(double)n)； i2； flag0； while (ik)&(flag0) if (n%i0) flag1； ii1； return(!flag)； ,返回目錄,例5.8 Hanoi塔問題。 相傳古代印度有一座Bramah廟，廟中有三根插在黃銅板上的寶石柱，在其中的一根柱子上放了64個金盤子，大盤在下，小盤在上，稱為Hanoi塔。有一天，廟里的和尚們想把這些盤子從一根柱子上移到另一根柱子上，規(guī)定每次只允許移動一個盤子，并且，在移動過程中都不允許出現(xiàn)大盤子壓在小盤子上面的現(xiàn)象，但在移動盤子的過程中可以利用三根柱子中的任何一根。 為了使問題具有普遍性，假設(shè)圓盤數(shù)為n，按直徑從小到大依次編號為1，2，n；三根柱子的名稱分別為X，Y，Z。開始時，n個圓盤按從大到小的順序（即下面放大圓盤，上面放小圓盤）放在X柱子上，現(xiàn)在要將X柱子上的n個圓盤移到Z柱子上，其移動的原則如上所述。這個問題稱為n階Hanoi塔問題。,可以寫出C程序如下： #include “stdio.h“ main() int n； char xX，yY，zZ； void hanoi()； printf(“input n“)； scanf(“%d“，&n)； hanoi(n，x，y，z)； void hanoi(n，x，y，z) int n； char x，y，z； void move()；,if (n1) move(x，n，z)； else hanoi(n1，x，z，y)； move(x，n，z)； hanoi(n1，y，x，z)； return； void move(x，n，z) int n； char x，z； printf(“%c(%d)%cn“，x，n，z)； ,5.5 編譯預(yù)處理,編譯預(yù)處理功能是C語言的一個重要特點。所謂編譯預(yù)處理，是指C語言編譯系統(tǒng)首先對程序模塊中的編譯預(yù)處理命令進行處理。 C語言提供的編譯預(yù)處理命令主要有以下3種： （1）宏定義； （2）文件包含命令； （3）條件編譯命令。 編譯預(yù)處理命令一般是在函數(shù)體的外面。正確使用編譯預(yù)處理命令，可以編寫出易于調(diào)試、易于移植的程序模塊。,返回目錄,5.5.1 文件包含命令 文件包含是指一個源文件可以將另一個指定的源文件包括進來。 文件包含命令的一般形式為 #include 文件名 或 #include “文件名“ 其功能是將指定文件中的全部內(nèi)容讀到該命令所在的位置后一起被編譯。,在使用文件包含命令時，要注意以下幾個問題： （1）當#include命令指定的文件中的內(nèi)容改變時，包含這個文件的所有源文件都應(yīng)該重新進行編譯處理； （2）一個#include命令只能指定一個被包含文件，如果需要包含多個文件，則要用多個#include命令實現(xiàn)； （3）被包含的文件應(yīng)該是源文件，不能是經(jīng)編譯后的目標文件； （4）文件包含可以嵌套使用，即被包含的文件中還可以使用#include命令； （5）由#include命令所指定的文件中可以有任何語言成分，因此，通?？梢詫⒔?jīng)常使用的、具有公用性質(zhì)的符號常量、帶參數(shù)的宏定義以及外部變量等集中起來放在這種文件中，以盡量避免一些重復(fù)操作。,5.5.2 條件編譯命令 C語言的編譯預(yù)處理程序提供了條件編譯能力，以便使同一個源程序在不同的編譯條件下能夠產(chǎn)生不同的目標代碼文件。 1#ifdef，#else，#endif 其一般形式為 #ifdef 標識符 程序段1 #else 程序段2 #endif 其作用是，如果“標識符”已經(jīng)定義過（一般是指用#define命令定義），則程序段1參加編譯，而程序段2不參加編譯；否則程序段2參加編譯，而程序段1不參加編譯。,2#i