C語言程序設計(第三版)(微課版)第7章 用戶自定義函數(shù)

1目錄7.1用戶自定義函數(shù)的種類7.2函數(shù)的定義7.3被調函數(shù)的聲明7.4函數(shù)的調用7.5函數(shù)的嵌套調用7.6函數(shù)的遞歸調用7.7數(shù)組作函數(shù)參數(shù)7.8變量的作用域7.9變量的存儲類別27.1

用戶自定義函數(shù)的種類

1.有返回值函數(shù)和無返回值函數(shù)

C語言的函數(shù)兼有其它語言中的函數(shù)和過程兩種功能，從這個角度看，又可把函數(shù)分為有返回值函數(shù)和無返回值函數(shù)兩種。

1）有返回值函數(shù) 此類函數(shù)被調用執(zhí)行完后將向調用者返回一個執(zhí)行結果，稱為函數(shù)返回值，如數(shù)學函數(shù)即屬于此類函數(shù)。由用戶定義的這種要返回函數(shù)值的函數(shù)，必須在函數(shù)定義和函數(shù)聲明中明確返回值的類型，在函數(shù)調用時要接收函數(shù)的返回值。

2）無返回值函數(shù) 此類函數(shù)用于完成某項特定的處理任務，執(zhí)行完成后不向調用者返回函數(shù)值，這類函數(shù)類似于其它語言的過程。由于函數(shù)無須返回值，用戶在定義此類函數(shù)時可指定它的返回為空類型，空類型的聲明符為void，在函數(shù)調用時不能得到函數(shù)的返回值。37.1

用戶自定義函數(shù)的種類

2.無參函數(shù)和有參函數(shù) 從主調函數(shù)和被調函數(shù)之間數(shù)據(jù)傳送的角度看又可分為無參函數(shù)和有參函數(shù)兩種。

1）無參函數(shù) 函數(shù)定義、函數(shù)聲明及函數(shù)調用中均不帶參數(shù)。主調函數(shù)和被調函數(shù)之間不進行參數(shù)傳送。此類函數(shù)通常用來完成一組指定的功能，可以返回或不返回函數(shù)值。

2）有參函數(shù) 也稱為帶參函數(shù)。在函數(shù)定義及函數(shù)聲明時都有參數(shù)，稱為形式參數(shù)（簡稱為形參）。在函數(shù)調用時也必須給出參數(shù)，稱為實際參數(shù)（簡稱為實參）。形參和實參的個數(shù)及對應位置參數(shù)的類型必須一致。進行函數(shù)調用時，主調函數(shù)將把實參的值傳送給形參，供被調函數(shù)使用，這一過程叫形實結合方式，也叫參數(shù)傳遞方式。47.2

函數(shù)的定義

1.無參函數(shù)的定義

無參函數(shù)的定義形式為： 類型標識符函數(shù)名() {

聲明部分 執(zhí)行部分

}

1）函數(shù)首部 類型標識符和函數(shù)名為函數(shù)首部。 （1）類型標識符指明了本函數(shù)返回值的類型。無參函數(shù)可以帶回或不帶回函數(shù)值，但一般以不帶回函數(shù)值的居多，此時函數(shù)類型聲明符可以寫為void。57.2

函數(shù)的定義

1.無參函數(shù)的定義

1）函數(shù)首部

（2）函數(shù)名是由用戶定義的標識符，應符合標識符命名規(guī)則。函數(shù)名后有一個空括號，其中無參數(shù)，但括號不可少，作為函數(shù)的標志。

2）函數(shù)體

{}中的內容稱為函數(shù)體，包括聲明部分和執(zhí)行部分。聲明部分是對函數(shù)體內部所用到的變量的類型聲明；執(zhí)行部分完成函數(shù)的功能。67.2

函數(shù)的定義 2.有參函數(shù)的定義 有參函數(shù)定義的一般形式為：

類型標識符函數(shù)名(形式參數(shù)表列) {

聲明部分 執(zhí)行部分

}

有參函數(shù)比無參函數(shù)多了一個內容，即形式參數(shù)表列。在形參表中給出的參數(shù)稱為形式參數(shù)，它們可以是各種類型的變量，各參數(shù)之間用逗號分隔。在進行函數(shù)調用時，主調函數(shù)將賦給這些形式參數(shù)實際的值。形參既然是變量，必須在形參表中給出形參的類型聲明。77.2

函數(shù)的定義 3.帶返回值的函數(shù)定義 帶返回值的函數(shù)，函數(shù)體的執(zhí)行部分必須通過return語句給函數(shù)返回指定類型的值。

return語句的一般形式為：

return表達式； 或者為：

return(表達式)； 該語句的功能是計算表達式的值，并將該值返回給主調函數(shù)。在函數(shù)中允許有多個return語句，但每次調用只能有一個return語句被執(zhí)行，因此只能返回一個函數(shù)值。在定義函數(shù)時指定的函數(shù)類型一般應該和return語句中的表達式類型一致；如果函數(shù)值的類型和return語句中表達式的值不一致，則以函數(shù)類型為準。87.2

函數(shù)的定義 4.不帶返回值的函數(shù)定義 不帶返回值的函數(shù)應明確定義為空類型，類型聲明符為void。一旦函數(shù)被定義為空類型，就不能在主調函數(shù)中使用被調函數(shù)的函數(shù)值了。

5.函數(shù)定義的位置 在C程序中，一個函數(shù)的定義可以放在任意位置，既可放在主函數(shù)main之前，也可放在main之后。 在C語言中，所有函數(shù)的定義，包括主函數(shù)main在內，都是平行的。也就是說，在一個函數(shù)的函數(shù)體內，不能再定義另一個函數(shù)，即不能嵌套定義。97.3

被調函數(shù)的聲明

對于用戶自定義函數(shù)，不僅要在程序中定義函數(shù)，而且在主調函數(shù)中還要對該被調函數(shù)進行聲明，然后才能使用。 在一個函數(shù)中調用另一個自己定義的函數(shù)，如果被調函數(shù)在主調函數(shù)之后定義，那么在主調函數(shù)中調用被調函數(shù)之前應對該被調函數(shù)進行聲明，這與使用變量之前要先進行變量聲明是一樣的。在主調函數(shù)中對被調函數(shù)作聲明的目的是使編譯系統(tǒng)知道被調函數(shù)返回值的類型，以便在主調函數(shù)中按此種類型對返回值作相應的處理。107.3

被調函數(shù)的聲明 1.函數(shù)聲明的一般形式

類型聲明符被調函數(shù)名(類型形參,類型形參…);

或為：

類型聲明符被調函數(shù)名(類型,類型…);

括號內給出了形參的類型和形參名，或只給出形參類型。便于編譯系統(tǒng)進行檢錯，以防止可能出現(xiàn)的錯誤。 例如：

intmax(inta,intb);

或寫為：

intmax(int,int)；117.3

被調函數(shù)的聲明

2.可以省略主調函數(shù)中對被調函數(shù)的函數(shù)聲明

C語言中又規(guī)定在以下幾種情況時可以省去主調函數(shù)中對被調函數(shù)的函數(shù)聲明。 （1）當被調函數(shù)的函數(shù)定義出現(xiàn)在主調函數(shù)之前時，在主調函數(shù)中也可以不對被調函數(shù)再作聲明而直接調用。 （2）如在所有函數(shù)定義之前，在函數(shù)外預先聲明了各個函數(shù)的類型，則在以后的各主調函數(shù)中，可不再對被調函數(shù)作聲明。

例如：

charstr(inta); voidmain() { } charstr(inta) { }127.4

函數(shù)的調用

1.函數(shù)調用的一般形式

C語言中，函數(shù)調用的一般形式為：

函數(shù)名(實際參數(shù)表列)

對無參函數(shù)調用時則無實際參數(shù)表列。實際參數(shù)表列中的參數(shù)可以是常量、變量、函數(shù)、表達式或其它構造類型數(shù)據(jù)。各實參無需指定類型，多個實參之間用逗號分隔。

2.函數(shù)調用的方式

1）函數(shù)表達式

函數(shù)調用出現(xiàn)在另一個表達式中，這時要求函數(shù)帶回一個確定的值以參加表達式的運算。例如：z=max(x,y)是一個賦值表達式，把max的返回值賦給變量z。137.4

函數(shù)的調用 2.函數(shù)調用的方式

2）函數(shù)調用語句 函數(shù)調用單獨作為一個語句，即在一般形式末尾加上分號構成函數(shù)調用語句。例如：printf(“%d”,a);就是以函數(shù)調用語句的方式調用函數(shù)。這時不要求函數(shù)帶返回值，只要求函數(shù)完成一定的操作。

3）函數(shù)實參 函數(shù)調用作為另一個函數(shù)調用的實際參數(shù)出現(xiàn)。這種情況是把該函數(shù)的返回值作為實參進行傳送，因此要求該函數(shù)必須是有返回值的。 例如： printf("%d",max(x,y)); 把max函數(shù)調用的返回值又作為printf函數(shù)的實參來使用。147.4

函數(shù)的調用 2.函數(shù)調用的方式

【例7_1】函數(shù)的定義、聲明及調用舉例。

#include<stdio.h> intmax(inta,intb) {if(a>b)returna; elsereturnb;} voidmain() {intmax(inta,intb); intx,y,z; printf("inputtwonumbers:\n"); scanf("%d%d",&x,&y); z=max(x,y); printf("maxmum=%d\n",z); }157.4

函數(shù)的調用

3.函數(shù)調用的參數(shù)傳遞

1）函數(shù)的形參和實參的特點 （1）形參變量只有在被調用時才分配內存單元，在調用結束時，即刻釋放所分配的內存單元。因此，形參只有在函數(shù)內部有效。函數(shù)調用結束返回主調函數(shù)后則不能再使用該形參變量。 （2）實參可以是常量、變量、函數(shù)、表達式或其它構造類型數(shù)據(jù)，無論實參是何種類型的量，在進行函數(shù)調用時，它們都必須具有確定的值，以便把這些值傳送給形參。因此應預先用賦值、輸入等辦法使實參獲得確定值。 （3）實參和形參的數(shù)量、類型、順序應嚴格一致，否則會發(fā)生類型不匹配的錯誤。

2）參數(shù)傳遞方式 （1）單向值傳遞 當實參是常量、變量、函數(shù)、表達式時，函數(shù)調用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向值傳遞的，即只能把實參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實參。因此在函數(shù)調用過程中，形參的值發(fā)生改變，而實參中的值不會變化。167.4

函數(shù)的調用

3.函數(shù)調用的參數(shù)傳遞

2）參數(shù)傳遞方式

【例7_2】單向值傳遞

#include<stdio.h> ints(intn) {inti; for(i=n-1;i>=1;i--)n=n+i; printf("n=%d\n",n); } voidmain() {intn; printf("inputnumber\n");scanf("%d",&n);s(n);printf("n=%d\n",n); }177.4

函數(shù)的調用

3.函數(shù)調用的參數(shù)傳遞

2）參數(shù)傳遞方式 （2）雙向地址傳遞 當實參是數(shù)組名或指針時，函數(shù)調用中發(fā)生的參數(shù)傳送是雙向的。即把實參的地址傳送給形參，也就是形參和實參共用同一地址空間，形參的值發(fā)生改變，就會改變這段地址空間的值，所以實參中的值也會跟著變化。187.5

函數(shù)的嵌套調用

C語言允許在一個函數(shù)的定義中出現(xiàn)對另一個函數(shù)的調用。這樣就出現(xiàn)了函數(shù)的嵌套調用，即在被調函數(shù)中又調用其它函數(shù)。b函數(shù)⑤①⑨結束a函數(shù)③調用b函數(shù)⑦②⑧④⑥main函數(shù)圖7_3函數(shù)嵌套調用a函數(shù)

例如：圖7_3中執(zhí)行main函數(shù)中調用a函數(shù)的語句時，即轉去執(zhí)行a函數(shù)，在a函數(shù)中調用b函數(shù)時，又轉去執(zhí)行b函數(shù)，b函數(shù)執(zhí)行完畢返回a函數(shù)的斷點繼續(xù)執(zhí)行，a函數(shù)執(zhí)行完畢返回main函數(shù)的斷點繼續(xù)執(zhí)行。197.5

函數(shù)的嵌套調用

【例7_3】計算s=(1+2)!+(1+2+3)!

本題可編寫兩個函數(shù)，一個是用來計算平方值的函數(shù)f1，另一個是用來計算階乘值的函數(shù)f2。主函數(shù)先調f1計算出平方值，再在f1中以平方值為實參，調用f2計算其階乘值，然后返回f1，再返回主函數(shù)，在循環(huán)程序中計算累加和。

#include<stdio.h> longf1(intp) {intk,r=0; intf2(int); for(k=1;k<=p;k++)r=r+k; returnf2(r); }207.5

函數(shù)的嵌套調用

intf2(intq) {inti,c=1; for(i=1;i<=q;i++)c=c*i; returnc; } voidmain() {inti,s=0; for(i=2;i<4;i++)s=s+f1(i); printf("s=%d\n",s); }217.6

函數(shù)的遞歸調用

一個函數(shù)在它的函數(shù)體內直接或間接調用它自身，稱為遞歸調用，這種函數(shù)稱為遞歸函數(shù)。執(zhí)行遞歸函數(shù)將反復調用其自身，每調用一次就進入新的一層。為了防止遞歸調用無終止地進行，必須在函數(shù)內有終止遞歸調用的手段。常用的辦法是加條件判斷，滿足某種條件后就不再作遞歸調用，然后逐層返回。

【例7_4】用遞歸法計算n!

計算n!可用下述公式表示：

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#include<stdio.h> longff(intn) {longf; if(n<0)printf("n<0,inputerror"); elseif(n==0||n==1)f=1; elsef=ff(n-1)*n; return(f); } voidmain() {intn;longy; printf("inputainteagernumber:"); scanf("%d",&n);y=ff(n); printf("%d!=%ld\n",n,y); }237.7

數(shù)組作函數(shù)參數(shù)

1.數(shù)組元素作函數(shù)實參

用數(shù)組元素作實參的特點： （1）用數(shù)組元素作實參時，只要數(shù)組類型和函數(shù)的形參變量的類型一致，那么作為下標變量的數(shù)組元素的類型也和函數(shù)形參變量的類型是一致的。因此，并不要求函數(shù)的形參也是下標變量。換句話說，對數(shù)組元素的處理是按簡單變量對待的。 （2）在簡單變量或下標變量作函數(shù)參數(shù)時，形參變量和實參變量是由編譯系統(tǒng)分配的兩個不同的內存單元。在函數(shù)調用時，發(fā)生值傳送是把實參變量的值賦給形參變量，不能從形參傳回實參。形參的初值和實參相同，而形參的值發(fā)生改變后，實參并不變化。247.7

數(shù)組作函數(shù)參數(shù)

1.數(shù)組元素作函數(shù)實參

【例7_5】判別一個整數(shù)數(shù)組中各元素的值，若大于0則輸出該數(shù)加1后的值，若小于等于0則輸出0值。編程如下：

voidnzp(intv) {if(v>0)printf("%d",++v); elseprintf("%d",0); } voidmain() {inta[5],i; printf("input5numbers:\n"); for(i=0;i<5;i++) {scanf("%d",&a[i]);nzp(a[i]); printf(“%d\n“,a[i]);} }257.7

數(shù)組作函數(shù)參數(shù)

2.數(shù)組名作函數(shù)實參

1）用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)的特點

（1）用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)時，要求形參和相對應的實參都必須是類型相同的數(shù)組，都必須有明確的數(shù)組定義。 （2）在用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)時，不是進行值的傳送，即不是把實參數(shù)組的每一個元素的值都賦給形參數(shù)組的各個元素。因為實際上形參數(shù)組并不存在，編譯系統(tǒng)不為形參數(shù)組分配內存。因此在數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)時，在函數(shù)執(zhí)行時，把實參數(shù)組的首地址賦給形參數(shù)組名。形參數(shù)組名取得該首地址之后，也就等于有了實在的數(shù)組，實際上是形參數(shù)組和實參數(shù)組為同一數(shù)組，共同擁有一段內存空間。因此當形參數(shù)組發(fā)生變化時，實參數(shù)組也隨之變化，相當于實現(xiàn)了地址雙向傳遞。267.7

數(shù)組作函數(shù)參數(shù)

2.數(shù)組名作函數(shù)實參

1）用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)的特點

【例7_6】數(shù)組a中存放了一個學生5門課程的成績，對這些成績上調10分。

#include<stdio.h> voidinc(inta[5]) {inti; for(i=0;i<5;i++)a[i]+=10; } voidmain() {inti,sco[5]; printf("input5scores:\n"); for(i=0;i<5;i++)scanf("%d",&sco[i]); inc(sco);printf("output5scores:\n"); for(i=0;i<5;i++)printf("%d\t",sco[i]); printf("\n"); }sco[0]Sco[1]sco[2]sco[3]sco[4]5566778887a[0]a[1]a[2]a[3]a[4]277.7

數(shù)組作函數(shù)參數(shù)

2.數(shù)組名作函數(shù)實參

2）用數(shù)組名作為函數(shù)參數(shù)時的注意事項 （1）在函數(shù)形參表中，允許不給出形參數(shù)組的長度，或用一個變量來表示數(shù)組元素的個數(shù)。例如，可以寫為：

voidp(inta[])或寫為

voidp(inta[],intn)

其中形參數(shù)組a沒有給出長度，而由n值動態(tài)地表示數(shù)組的長度。n的值由主調函數(shù)的實參進行傳送。 （2）多維數(shù)組也可以作為函數(shù)的參數(shù)。在函數(shù)定義時對形參數(shù)組可以指定每一維的長度，也可省去第一維的長度。因此，以下寫法都是合法的。

intmax(inta[3][10])或

intmax(inta[][10])287.8

變量的作用域

變量有效性的范圍稱為變量的作用域。C語言中的變量，按作用域范圍可分為兩種：局部變量和全局變量。

1）局部變量（也稱為內部變量）在函數(shù)體的聲明部分定義。其作用域僅限于本函數(shù)內，離開本函數(shù)后不能再使用這個變量。

2）全局變量（也稱為外部變量）在函數(shù)外部定義的變量。它不屬于哪一個函數(shù)，它的作用域是整個文件。

注意：同一個源文件中，在不同作用域內可以定義同名變量，在使用時，作用域小的變量屏蔽作用域大的變量。297.8

變量的作用域 1.局部變量

局部變量也稱為內部變量。局部變量是在函數(shù)內作定義的，其作用域僅限于函數(shù)內，離開該函數(shù)后再使用這種變量是非法的。

【例7_7】局部變量的作用域。

intf1(inta)/*函數(shù)f1*/ { intb,c;//a,b,c有效

} voidmain() { intm,n;//m,n有效

}307.8

變量的作用域 1.局部變量

關于局部變量的作用域還要說明以下幾點： （1）主函數(shù)中定義的變量也只能在主函數(shù)中使用，不能在其它函數(shù)中使用。同時，主函數(shù)中也不能使用其它函數(shù)中定義的變量。原因在于主函數(shù)也是一個函數(shù)，它與其它函數(shù)是平行關系。 （2）形參變量是屬于被調函數(shù)的局部變量，實參變量是屬于主調函數(shù)的局部變量。 （3）允許在不同的函數(shù)中使用相同的變量名，它們代表不同的對象，分配不同的單元，互不干擾，也不會發(fā)生混淆。 （4）在復合語句中也可定義變量，其作用域只在復合語句范圍內。317.8

變量的作用域 1.局部變量

【例7_8】復合語句中定義的局部變量的作用域。

#include<stdio.h> voidmain() {inti=2,j=3,k; k=i+j; {intk=8; printf("%d\n",k); } printf("%d\n",k);}327.8

變量的作用域

2.全局變量 全局變量也稱為外部變量，它是在函數(shù)外部定義的變量。它不屬于哪一個函數(shù)，它屬于一個源文件，其作用域是整個源文件。 只有在函數(shù)內經過聲明的全局變量才能使用。全局變量的聲明符為extern。但在一個函數(shù)之前定義的全局變量，在該函數(shù)內使用可不再加以聲明。

【例7_9】全局變量的作用域。

inta,b;/*外部變量*/ voidf1()/*函數(shù)f1*/ {externx,y;/*聲明外部變量*/} floatx,y;/*外部變量*/ voidmain()/*主函數(shù)*/ {}337.8

變量的作用域 2.全局變量

【例7_10】輸入正方體的長寬高l、w、h。求體積及三個面x*y、x*z、y*z的面積。

#include<stdio.h> ints1,s2,s3; intvs(inta,intb,intc) {intv;v=a*b*c; s1=a*b;s2=b*c;s3=a*c; returnv; } voidmain() {intv,l,w,h; printf("inputlength,widthandheight:\n"); scanf("%d%d%d",&l,&w,&h); v=vs(l,w,h); printf("v=%d,s1=%d,s2=%d,s3=%d\n",v,s1,s2,s3); }347.8

變量的作用域

2.全局變量

【例7_11】全局變量與局部變量同名。

#include<stdio.h> inta=3,b=5;/*a,b為全局變量*/ intmax(inta,intb)/*a,b為內部變量*/ { intc;c=a>b?a:b; return(c); } voidmain() { inta=8; printf("%d\n",max(a,b)); }357.9

變量的存儲類別 1.動態(tài)存儲方式與靜態(tài)存儲方式

1）靜態(tài)存儲方式及靜態(tài)存儲區(qū) 靜態(tài)存儲方式是指在程序運行期間分配固定的存儲空間的方式。全局變量全部存放在靜態(tài)存儲區(qū)，在程序開始執(zhí)行時給全局變量分配存儲區(qū)，程序行完畢就釋放。在程序執(zhí)行過程中它們占據(jù)固定的存儲單元，而不是動態(tài)地進行分配和釋放。

2）動態(tài)存儲方式及動態(tài)存儲區(qū) 動態(tài)存儲方式是在程序運行期間根據(jù)需要進行動態(tài)的分配存儲空間的方式。在函數(shù)開始調用時分配動態(tài)存儲空間，函數(shù)結束時釋放這些空間367.9

變量的存儲類別 2.用auto聲明動態(tài)局部變量

函數(shù)中的局部變量，如不專門聲明為static存儲類別，都是動態(tài)地分配存儲空間的，數(shù)據(jù)存儲在動態(tài)存儲區(qū)中。函數(shù)中的形參和在函數(shù)中定義的變量（包括在復合語句中定義的變量），都屬此類。在調用該函數(shù)時系統(tǒng)會給它們分配存儲空間，在函數(shù)調用結束時就自動釋放這些存儲空間。這類局部變量稱為自動變量。自動變量用關鍵字auto進行存儲類別的聲明。關鍵字auto可以省略，隱含為自動存儲類別，屬于動態(tài)存儲方式。

intf(inta)//定義f函數(shù)，a為參數(shù)

{ autointb,c=3;//定義b，c自動變量

…… }

執(zhí)行完f函數(shù)后，自動釋放a、b和c所占的存儲單元。377.9

變量的存儲類別 3.用static聲明靜態(tài)局部變量 函數(shù)中的局部變量的值在函數(shù)調用結束后不消失而保留原值，指定局部變量為靜態(tài)局部變量，用關鍵字static進行聲明。

【例7_12】考察靜態(tài)局部變量的值。

#include<stdio.h> intf(inta) {autob=0;staticc=3; b=b+1;c=c+1; return(a+b+c); } voidmain() {inta=2,i; for(i=0;i<3;i++)printf("%d\n",f(a)); }387.9

變量的存儲類別

3.用static聲明靜態(tài)局部變量

靜態(tài)局部變量和動態(tài)局部變量的區(qū)別： （1）靜態(tài)局部變量屬于靜態(tài)存儲類別，在靜態(tài)存儲區(qū)內分配存儲單元。在程序整個運行期間都不