幻燈片-C語言程序設(shè)計(jì)視頻教程-徐紅波-第8章.ppt

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1、C程序設(shè)計(jì) 講師：徐紅波 Email: x_h_ 第 8章 函數(shù) 8.1 概述 一個(gè)較大的程序一般應(yīng)分為若干個(gè) 程序模塊，每一個(gè)模塊用來實(shí)現(xiàn)一個(gè)特 定的功能。所有的高級語句中都有子程 序這個(gè)概念，用子程序?qū)崿F(xiàn)模塊的功能。 在 C語言中，子程序的作用是由函數(shù)來完 成的。一個(gè) C程序可由一個(gè)主函數(shù)和若干 個(gè)其他函數(shù)構(gòu)成。由主函數(shù)調(diào)用其他函 數(shù)，其他函數(shù)也可以相互調(diào)用。同一個(gè) 函數(shù)可以被一個(gè)或多個(gè)函數(shù)調(diào)用任意多 次。 在程序設(shè)計(jì)中，常將一些常用的功 能模塊編寫成函數(shù)，放在公共函數(shù)庫中 供大家選用。程序設(shè)計(jì)人員要善于利用 函數(shù)，以減少重復(fù)編寫程序段的工作量。 例 8.1函

2、數(shù)調(diào)用的簡單例子 #include void main() void printstar(); void print_message(); printstar(); print_message(); printstar(); void printstar() printf(“**********n”); void print_message() printf(“How do you do!n”); 說明： (1)一個(gè) C程序由一個(gè)或多個(gè)程序模塊組成，每一個(gè)程序模塊作 為一個(gè)源程序文件。對較大的程序，一般不希望把所有內(nèi)容全 放在一個(gè)文件中，而是將它們放在若干個(gè)源

3、文件中，再由若干 個(gè)源程序文件組成一個(gè) C程序。一個(gè)源程序文件可以為多個(gè) C程 序共用。 (2)一個(gè)源程序文件由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)以及其他有關(guān)內(nèi)容 (如命令 行、數(shù)據(jù)定義等 )組成。一個(gè)源程序是一個(gè)編譯單位，在程序編 譯時(shí)是以源程序文件為單位進(jìn)行編譯的，而不是以函數(shù)為單位 進(jìn)行編譯的。 (3)C程序的執(zhí)行是從 main函數(shù)開始的，如是在 main函數(shù)中調(diào)用 其他函數(shù)，在調(diào)用后流程返回到 main函數(shù)，在 main函數(shù)中結(jié)束 整個(gè)程序的運(yùn)行。 (4)所有函數(shù)都是平行的，即在定義函數(shù)時(shí)是分別進(jìn)行的，是相 互獨(dú)立的。一個(gè)函數(shù)并不從屬于另一個(gè)函數(shù)，即函數(shù)不能嵌套 定義。函數(shù)間可以相互調(diào)用，但不能調(diào)用

4、 main函數(shù)。 main函數(shù) 是系統(tǒng)調(diào)用的。 (5)從用戶使用的角度看，函數(shù)有兩種。 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù) 。標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)即庫函數(shù)，它是由系統(tǒng)提供的，用戶不 必自己定義而直接使用它們。 用戶自己定義的函數(shù) 。它是用以解決用戶專門需要的函數(shù)。 (6)從函數(shù)的形式看，函數(shù)分兩類。 無參函數(shù) 。在調(diào)用無參函數(shù)時(shí)，主調(diào)函數(shù)不向被調(diào)用函數(shù)傳 遞數(shù)據(jù)。無參函數(shù)一般用來執(zhí)行指定的一組操作。無參函數(shù) 可以帶回或不帶會(huì)函數(shù)值，但一般以不帶回函數(shù)值的居多。 有參函數(shù) 。在調(diào)用函數(shù)時(shí)，主調(diào)函數(shù)在調(diào)用被調(diào)用函數(shù)時(shí)， 通過參數(shù)向被調(diào)用函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)，一般情況下，執(zhí)行被調(diào)用 函數(shù)時(shí)會(huì)得到一個(gè)函數(shù)值，供主調(diào)函數(shù)使用。

5、 8.2 函數(shù)定義的一般形式 8.2.1 無參函數(shù)定義的一般形式 定義無參函數(shù)的一般形式為： 類型標(biāo)識(shí)符 函數(shù)名 () 聲明部分 語句部分 在定義函數(shù)時(shí)要用“類型標(biāo)識(shí)符”指定函數(shù)值的類型，即函 數(shù)帶回來的值的類型。 8.2.2 有參函數(shù)定義的一般形式 定義有參函數(shù)的一般形式為： 類型標(biāo)識(shí)符 函數(shù)名 (形式參數(shù)表列 ) 聲明部分 語句部分 例如： int max(int x, int y) int z; z = xy ? x : y; return z; 8.2.3 空函數(shù) 在程序設(shè)計(jì)中有時(shí)會(huì)用到空函數(shù)，它的形式為： 類型說明符

6、函數(shù)名 () 8.3 函數(shù)參數(shù)和函數(shù)的值 8.3.1 形式參數(shù)和實(shí)際參數(shù) 在調(diào)用函數(shù)時(shí)，大多數(shù)情況下，主調(diào)函數(shù)和被調(diào)用 函數(shù)之間有數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。在定義函數(shù)時(shí)函數(shù)名后面括 號中的變量名稱為“形式參數(shù)” (簡稱“形參” )，在主 調(diào)函數(shù)中調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)，函數(shù)名后面括號中的參數(shù) (可以是一個(gè)表達(dá)式 )稱為“實(shí)際參數(shù)” (簡稱“實(shí)參” )。 例 8.2調(diào)用函數(shù)時(shí)的數(shù)據(jù)傳遞 #include void main() int max(int x, int y); int a, b, c; scanf(“%d,%d”, c=max(a, b); printf(“Max is

7、%d”, c); int max(int x, int y) int z; z = x y ? x : y; return z; 關(guān)于形參與實(shí)參的說明： (1)在定義函數(shù)中指定的形參，在未出現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時(shí)，它們并不 占內(nèi)存中的存儲(chǔ)單元。只有在發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，函數(shù) max中的 形參才被分配內(nèi)存單元。在調(diào)用結(jié)束后，形參所占的內(nèi)存單元 也被釋放。 (2)實(shí)參可以是常量、變量或表達(dá)式。但要求它們有確定的值。 在調(diào)用時(shí)將實(shí)參的值賦給形參。 (3)在被定義的函數(shù)中，必須指定形參的類型。 (4)實(shí)參與形參的類型應(yīng)相同或賦值兼容。 (5)實(shí)參向形參的數(shù)據(jù)傳遞是“值傳遞”，單向傳遞，只由實(shí)

8、參 傳給形參，而不能由形參傳回來給實(shí)參。在內(nèi)存中，實(shí)參單元 與形參單元是不同的單元。在調(diào)用函數(shù)時(shí)，給形參分配存儲(chǔ)單 元，并將實(shí)參對應(yīng)的值傳遞給形參，調(diào)用結(jié)束后，形參單元被 釋放，實(shí)參單元仍保留并維持原值。因此，在執(zhí)行一個(gè)被調(diào)用 函數(shù)時(shí)，形參的值如果發(fā)生改變，并不會(huì)改變主調(diào)函數(shù)的實(shí)參 的值。 8.3.2 函數(shù)的返回值 通過函數(shù)調(diào)用使主調(diào)函數(shù)能得到一個(gè)確定的值，這就是函 數(shù)的返回值。 (1)函數(shù)的返回值是通過函數(shù)中的 return語句獲得的。 return語句 將被調(diào)用函數(shù)中的一個(gè)確定值帶回主調(diào)函數(shù)中去。 (2)函數(shù)值的類型。既然函數(shù)有返回值，這個(gè)值當(dāng)然應(yīng)屬于某一 個(gè)確定的類型，應(yīng)當(dāng)在定

9、義函數(shù)時(shí)指定函數(shù)值的類型。 (3)在定義函數(shù)時(shí)指定的函數(shù)類型一般應(yīng)該和 return語句中的表 達(dá)式類型一致。如果函數(shù)值的類型和 return語句中表達(dá)式的值不 一致，則以函數(shù)類型為準(zhǔn)。對數(shù)值型數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)進(jìn)行類型 轉(zhuǎn)換。即函數(shù)類型決定返回值的類型。 例 8.3返回值類型與函數(shù)類型不同 #include void main() int max(flaot x, float y); float a, b; int c; scanf(“%f,%f”, c=max(a, b); printf(“Max is %dn”, c); int max(float x, float

10、y) float z; z = x y ? x : y; return z; (4)對于不帶回值的函數(shù)，應(yīng)當(dāng)用“ void”定義函數(shù)為 “無類型” (或稱“空類型” )。這樣，系統(tǒng)就保證不 使函數(shù)帶回任何值，即禁止調(diào)用函數(shù)中使用被調(diào)用函 數(shù)的返回值。此時(shí)在函數(shù)體中不得出現(xiàn) return語句。 8.4 函數(shù)的調(diào)用 8.4.1 函數(shù)調(diào)用的一般形式 函數(shù)調(diào)用的一般形式為 函數(shù)名 (實(shí)參表列 ); 如果是調(diào)用無參函數(shù)，則“實(shí)參表列”可以沒有， 但括號不能省略。如果實(shí)參表列包含多個(gè)實(shí)參，則各參 數(shù)間用逗號隔開。實(shí)參與形參的個(gè)數(shù)應(yīng)相等，類型應(yīng)匹 配。實(shí)參與形參按順序?qū)?yīng)，一一傳

11、遞數(shù)據(jù)。但應(yīng)說明， 如果實(shí)參表列包括多個(gè)實(shí)參，對實(shí)參求值的順序并不是 確定的，有的系統(tǒng)按自左至右順序求實(shí)參的值，有的系 統(tǒng)則按自右至左順序。 例 8.4實(shí)參求值的順序 #include void main() int f(int a, int b); int i=2, p; p=f(i, ++i); printf(“%dn”, p); int f(int a, int b) int c; if(ab) c=1; else if(a==b) c=0; else c=-1; return c; 8.4.2 函數(shù)調(diào)用的方式 按函數(shù)在程序中出現(xiàn)的位置來分，可以有以

12、下 3種函數(shù)調(diào)用 方式。 1. 函數(shù)語句 把函數(shù)調(diào)用作為一個(gè)語句。這時(shí)不要求函數(shù)帶回值，只要 求函數(shù)完成一定的操作。 2. 函數(shù)表達(dá)式 函數(shù)出現(xiàn)在一個(gè)表達(dá)式中，這種表達(dá)式稱為函數(shù)表達(dá)式。 這時(shí)要求函數(shù)帶回一個(gè)確定的值以參加表達(dá)式的運(yùn)算。 3. 函數(shù)參數(shù) 函數(shù)調(diào)用作為一個(gè)函數(shù)的實(shí)參。 8.4.3 對被調(diào)用函數(shù)的聲明和函數(shù)原型 在一個(gè)函數(shù)中調(diào)用另一個(gè)函數(shù)需要具備的條件如下 。 (1)首先被調(diào)用的函數(shù)必須是已經(jīng)存在的函數(shù) (是庫函數(shù)或用戶自 己定義的函數(shù) )。但光有這一條件還不夠。 (2)如果使用庫函數(shù)，還應(yīng)該在本文件開頭用 #include命令將調(diào) 用有關(guān)庫函數(shù)時(shí)

13、所需用到的信息“包含”到本文件中去。 (3)如果使用用戶自己定義的函數(shù)，而該函數(shù)的位置在調(diào)用它的 函數(shù) (即主調(diào)函數(shù) )的后面 (在同一個(gè)文件中 )，應(yīng)該在主調(diào)函數(shù)中 對被調(diào)用的函數(shù)作聲明。 例 8.5對被調(diào)用的函數(shù)作聲明 #include void main() float add(float x, float y); float a, b, c; scanf(“%f,%f”, c=add(a, b); printf(“sum is %fn”, c); float add(float x, float y) float z; z=x+y; return z;

14、 在函數(shù)調(diào)用之前用函數(shù)原型做了函數(shù)聲明。 因此編譯系統(tǒng)記下了所需調(diào)用的函數(shù)的有關(guān)信息。 編譯系統(tǒng)根據(jù)函數(shù)的原型對函數(shù)的調(diào)用的合法性 進(jìn)行全面的檢查。與函數(shù)原型不匹配的函數(shù)調(diào)用 會(huì)導(dǎo)致編譯出錯(cuò)，它屬于語法錯(cuò)誤。用戶根據(jù)屏 幕顯示的出錯(cuò)信息很容易發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤。 函數(shù)原型的一般形式有兩種，分別為 (1)函數(shù)類型 函數(shù)名 (參數(shù)類型 1, 參數(shù)類型 2, , 參數(shù)類型 n); (2)函數(shù)類型 函數(shù)名 (參數(shù)類型 1 參數(shù)名 1, 參數(shù)類型 2 參數(shù)名 2, , 參數(shù)類型 n 參數(shù)名 n); 說明： (1)如果被調(diào)用函數(shù)的定義出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)之前，可以 不必加以聲明。 (2)如果已在文件的開

15、頭 (在所有函數(shù)之前 )，已對本文 件中所調(diào)用的函數(shù)進(jìn)行了聲明，則在各函數(shù)中不必對 其所調(diào)用的函數(shù)再作聲明。 8.5 函數(shù)的嵌套調(diào)用 C語言的函數(shù)定義是相互平行、獨(dú)立的。在定義函 數(shù)時(shí)，一個(gè)函數(shù)內(nèi)不能包含另一個(gè)函數(shù)。 C語言不能嵌套定義函數(shù)，但可以嵌套調(diào)用函數(shù)， 在調(diào)用一個(gè)函數(shù)的過程中，又調(diào)用另一個(gè)函數(shù)。 例 8.6函數(shù)嵌套調(diào)用的應(yīng)用 m a i n 函 數(shù) 調(diào) 用 a 函 數(shù) 結(jié) 束 a 函 數(shù) 調(diào) 用 b 函 數(shù) b 函 數(shù) 8.6 函數(shù)的遞歸調(diào)用 在調(diào)用一個(gè)函數(shù)的過程中又出現(xiàn)直接或間接地調(diào)用 該函數(shù)本身，稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。 f 函 數(shù) 調(diào) 用 f 函 數(shù) f 1 函

16、 數(shù) 調(diào) 用 f 2 函 數(shù) f 2 函 數(shù) 調(diào) 用 f 1 函 數(shù) ( a ) 直 接 遞 歸 調(diào) 用 ( b ) 間 接 遞 歸 調(diào) 用 例 8.7有 5個(gè)人坐在一起，問第 5個(gè)人多少歲？他說比第 4個(gè)人大 2歲。問第 4個(gè)人歲數(shù)，他說比第 3個(gè)人大 2歲。 問第 3個(gè)人，又說比第 2個(gè)人大 2歲。問第 2個(gè)人，說比第 1個(gè)人大 2歲。最后問第 1個(gè)人，他說是 10歲。請問第 5個(gè) 人多大 12)1( 110 )( nnage n nage 例 8.8用遞歸方法求 n! 1)!1( 1,01 ! nnn n n 8.9Hanoi塔問題。古代有一個(gè)梵塔，塔內(nèi)有 3個(gè)

17、座 A、 B、 C，開始時(shí) A座上有 64個(gè)盤子，盤子大小不等，大的在 下，小的在上。有一個(gè)老和尚想把這 64個(gè)盤子從 A座移 到 C座，但每次只允許移動(dòng)一個(gè)盤，且在移動(dòng)過程中在 3 個(gè)座上都始終保持大盤在下，小盤在上。在移動(dòng)過程中 可以利用 B座，要求編程序輸出移動(dòng)的步驟 A B C 8.7 數(shù)組作為函數(shù)參數(shù) 前面已經(jīng)介紹了可以用變量作函數(shù)參數(shù)，顯然，數(shù) 組元素也可以作函數(shù)參數(shù)，其用法與變量相同。此外， 數(shù)組名也可以作實(shí)參和形參，傳遞的是數(shù)組首元素的地 址。 8.7.1 數(shù)組元素作函數(shù)實(shí)參 由于實(shí)參可以是表達(dá)式，而數(shù)組元素可以是表達(dá)式的組成部 分，因此數(shù)組元素當(dāng)然可以作為函數(shù)的實(shí)

18、參，與用變量作實(shí)參一 樣，是單向傳遞，即“值傳送”方式。 例 8.10有兩個(gè)數(shù)組 a和 b，各有 10個(gè)元素，將它們對應(yīng)地逐個(gè) 比較 (即 a0與 b0比， a1與 b1比 ) 。如果 a數(shù)組中的元素大 于 b數(shù)組中的相應(yīng)元素的數(shù)目多于 b數(shù)組中元素大于 a數(shù)組中相應(yīng) 元素的數(shù)目 (例如， aibi6次， biai3次，其中 i每次為不同 的值 )，則認(rèn)為 a數(shù)組大于 b數(shù)組，并分別統(tǒng)計(jì)出兩個(gè)數(shù)組相應(yīng)元 素大于、等于、小于的次數(shù)。 8.7.2 數(shù)組名作函數(shù)參數(shù) 可以用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)，此時(shí)形參應(yīng)當(dāng)用數(shù)組名 或用指針變量。 例 8.11有一個(gè)一維數(shù)組 score，內(nèi)放 10個(gè)學(xué)生成

19、績， 求平均成績 說明： (1)用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)，應(yīng)該在主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)分別定義數(shù) 組。 (2)實(shí)參數(shù)組與形參數(shù)組類型應(yīng)一致，如不一致，結(jié)果將出錯(cuò)。 (3)在被調(diào)用函數(shù)中聲明了形參數(shù)組的大小為 10，但在實(shí)際上，指 定其大小是不起任何作用的，因?yàn)?C語言編譯對形參數(shù)組大小不 做檢查，只是將實(shí)參數(shù)組的首元素的地址傳給形參數(shù)組。因此， 形參數(shù)組名獲得了實(shí)參數(shù)組的首元素的地址。 (4)形參數(shù)組可以不指定大小，在定義數(shù)組時(shí)在數(shù)組名后面跟一個(gè) 空的方括號。有時(shí)為了在被調(diào)用函數(shù)中處理數(shù)組元素的需要，可 以另設(shè)一個(gè)形參，傳遞需要處理的數(shù)組元素的個(gè)數(shù)。 例 8.12形參數(shù)組不定義長度 (5)

20、用數(shù)組名作函數(shù)實(shí)參時(shí)，不是把數(shù)組元素的值傳遞 給形參，而是把實(shí)參數(shù)組的首元素的地址傳遞給形參 數(shù)組，這樣兩個(gè)數(shù)組就共占同一段內(nèi)存單元。形參數(shù) 組中各元素的值如發(fā)生變化會(huì)使實(shí)參數(shù)組元素的值同 時(shí)發(fā)生變化。 例 8.13用選擇法對數(shù)組中 10個(gè)整數(shù)按由小到大排序。所 謂選擇法就是先將 10個(gè)數(shù)中最小的數(shù)與 a0對換；再將 a1到 a9中最小的數(shù)與 a1對換 每比較一輪，找出 一個(gè)未經(jīng)排序的數(shù)中最小的一個(gè)。共比較 9輪 8.7.3 多維數(shù)組名作函數(shù)參數(shù) 多維數(shù)組元素可以作函數(shù)參數(shù)。 用多維數(shù)組名作為函數(shù)的實(shí)參和形參，在被調(diào)用函 數(shù)中對形參數(shù)組定義時(shí)可以指定每一維的大小，也可以 省略第

21、一維的大小說明。但是不能把第二維以及其他高 維的大小說明省略。 例 8.14有一個(gè) 3 4矩陣，求所有元素最大值 先使變量 max的初值為矩陣中第一個(gè)元素的值，然 后將矩陣中各個(gè)元素的值與 max相比，每次比較后都把 “大者”存放在 max中，全部元素比較完后， max的值 就是所有元素的最大值。 8.8 局部變量和全局變量 8.8.1 局部變量 在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部定義的變量是內(nèi)部變量，它只在本函數(shù)范圍內(nèi)有效， 也就是說只有在本函數(shù)內(nèi)才能使用它們，在此函數(shù)以外是不能使用這些變量 的。這稱為“局部變量”。例如： float f1(int a) int b, c;

22、 char f2(int x, int y) int i, j; void main() int m, n; 說明： (1)主函數(shù)中定義的變量也只在主函數(shù)中有效，而不因 為在主函數(shù)中定義而在整個(gè)文件或程序中有效。主函 數(shù)也不能使用其他函數(shù)中定義的變量。 (2)不同函數(shù)中可以使用相同名字的變量，它們代表不 同的對象，互不干擾。 (3)形式參數(shù)也是局部變量。 (4)在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部，可以在復(fù)合語句中定義變量，這 些變量只在本復(fù)合語句中有效，這種復(fù)合語句也稱為 “分程序”或“程序塊”。 8.8.2 全局變量 程序

23、的編譯單位是源程序文件，一個(gè)源文件可以包 含一個(gè)或若干個(gè)函數(shù)。在函數(shù)內(nèi)定義的變量是局部變量， 而在函數(shù)之外定義的變量稱為外部變量，外部變量是全 局變量。全局變量可以為本文件中其他函數(shù)所共用。它 的有效范圍為從定義變量的位置開始到本源文件結(jié)束。 例如： int p=1, q=5; float f1(int a) int b, c; char c1, c2; char f2(int x, int y) int i, j; void main() int m, n; 說明： (1)設(shè)置全局變量的作用是增加了函數(shù)間數(shù)據(jù)聯(lián)系的渠道。 例 8.15有一個(gè)一維數(shù)組

24、，內(nèi)放 10個(gè)學(xué)生成績，寫一個(gè)函數(shù)，求 出平均分、最高分和最低分 (2)建議不在必要時(shí)不要使用全局變量，原因如下： 全局變量在程序的全部執(zhí)行過程中都占用存儲(chǔ)單元，而不是僅 在需要時(shí)才開辟單元。 它使函數(shù)的通用性降低了，因?yàn)楹瘮?shù)在執(zhí)行時(shí)要依賴于其所在 的外部變量。 使用全局變量過多，會(huì)降低程序的清晰性，難以清除地判斷出 每個(gè)瞬時(shí)各個(gè)外部變量的值。 (3)如果在同一個(gè)源文件中，外部變量與局部變量同名，則在局部 變量的作用范圍內(nèi)，外部變量被“屏蔽”，即它不起作用。 例 8.16外部變量與局部變量同名 8.9 變量的存儲(chǔ)類別 8.9.1 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式與靜態(tài)存儲(chǔ)方式 從變量的

25、作用域 (即從空間 )角度來分，可以分為 全 局變量 和 局部變量 。 從變量值存在的時(shí)間 (即 生存期 )角度來分，可以分 為 靜態(tài)存儲(chǔ)方式 和 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式 。 所謂靜態(tài)存儲(chǔ)方式是指在程序運(yùn)行期間由系統(tǒng)分配 固定的存儲(chǔ)空間的方式。而動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式則是在程序運(yùn) 行期間根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配存儲(chǔ)空間的方式。 程序的存儲(chǔ)空間可以分為三部分： 程序區(qū) 靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū) 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū) 數(shù)據(jù)分別存放在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中。 全局變量全部存放在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中，在程序開始 執(zhí)行時(shí)給全局變量分配存儲(chǔ)區(qū)，程序執(zhí)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(chǔ)單 元，而不是動(dòng)態(tài)地進(jìn)行分配和

26、釋放。 在動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中存放以下數(shù)據(jù)： 函數(shù)形式參數(shù)。在調(diào)用函數(shù)時(shí)給形參分配存儲(chǔ)空間。 自動(dòng)變量 (未加 static聲明的局部變量 ) 函數(shù)調(diào)用時(shí)的現(xiàn)場保護(hù)和返回地址等。 對以上這些數(shù)據(jù)，在函數(shù)調(diào)用開始時(shí)分配動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間，函 數(shù)結(jié)束時(shí)釋放這些空間。在程序執(zhí)行過程中，這種分配和釋放是 動(dòng)態(tài)的，如果在一個(gè)程序中兩次調(diào)用同一函數(shù)，分配給此函數(shù)中 局部變量的存儲(chǔ)空間地址可能是不同的。如果一個(gè)程序包含若干 個(gè)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)中的局部變量的生存期并不等于整個(gè)程序的執(zhí) 行周期，它只是程序執(zhí)行周期的一部分。根據(jù)函數(shù)調(diào)用的需要， 動(dòng)態(tài)地分配和釋放存儲(chǔ)空間。 在 C語言中，每一個(gè)變量和

27、函數(shù)有兩個(gè)屬性：數(shù)據(jù) 類型和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類別。存儲(chǔ)類別指的是數(shù)據(jù)在內(nèi)存 中存儲(chǔ)的方式。存儲(chǔ)方式分為兩大類：靜態(tài)存儲(chǔ)類和 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)類。具體包含 4種： 自動(dòng)的 (auto)、靜態(tài)的 (static)、寄存器的 (register)、外部的 (extern)。根據(jù)變量 的存儲(chǔ)類別，可以知道變量的作用域和生存期。 8.9.2 auto變量 函數(shù)中的局部變量，如果不專門聲明為 static存儲(chǔ)類 別，都是動(dòng)態(tài)地分配存儲(chǔ)空間的，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)存 儲(chǔ)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(fù)合語句中定義的變量 )，都屬此類，在調(diào)用該函數(shù)時(shí) 系統(tǒng)會(huì)給它們分配存儲(chǔ)空間，在函數(shù)調(diào)用結(jié)束時(shí)就自 動(dòng)釋

28、放這些存儲(chǔ)空間。因此這類局部變量稱為自動(dòng)變 量。自動(dòng)變量用關(guān)鍵字 auto作存儲(chǔ)類別的聲明。 例如： int f(int a) auto int b, c=3; 8.9.3 用 static聲明局部變量 有時(shí)希望函數(shù)中的局部變量的值在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后 不消失而保留原值，即其占用的存儲(chǔ)單元不釋放，在下 一次該函數(shù)調(diào)用時(shí)，該變量已有值，就是上一次函數(shù)調(diào) 用結(jié)束時(shí)的值。這時(shí)就應(yīng)該指定該局部變量為“靜態(tài)局 部變量”，用關(guān)鍵字 static進(jìn)行聲明。 例 8.17考察靜態(tài)局部變量的值 #include void main() int f(int); int a=2, i;

29、 for(i=0; i<3; i++) printf(“%d “, f(a)); int f(int a) auto int b=0; static int c=3; b=b+1; c=c+1; return (a+b+c); 對靜態(tài)局部變量的說明 (1)靜態(tài)局部變量屬于靜態(tài)存儲(chǔ)類別，在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)分配存儲(chǔ)單元。 在程序整個(gè)運(yùn)行期間都不釋放。而自動(dòng)變量 (即動(dòng)態(tài)局部變量 )屬于動(dòng) 態(tài)存儲(chǔ)類別，占動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)空間而不占靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)空間，函數(shù)調(diào)用結(jié) 束后即釋放。 (2)對靜態(tài)局部變量是在編譯時(shí)賦初值的，即只賦初值一次，在程序 運(yùn)行時(shí)它已有初值。以后每次調(diào)用函數(shù)時(shí)不再重新賦初值而只

30、是保留 上次函數(shù)調(diào)用結(jié)束時(shí)的值。而對自動(dòng)變量賦初值，不是在編譯時(shí)進(jìn)行 的，而是在函數(shù)調(diào)用時(shí)進(jìn)行，每調(diào)用一次函數(shù)重新給一次初值，相當(dāng) 于執(zhí)行一次賦值語句。 (3)如在定義局部變量時(shí)不賦初值的話，則對靜態(tài)局部變量來說，編 譯時(shí)自動(dòng)賦初值 0(對數(shù)值型變量 )或空字符 (對字符變量 )。而對自動(dòng)變 量而說，如果不賦初值則它的值是一個(gè)不確定的值。這是由于每次函 數(shù)調(diào)用結(jié)束后存儲(chǔ)單元已釋放，下次調(diào)用時(shí)又重新另分配存儲(chǔ)單元， 而所分配的單元中的值是不確定的。 (4)雖然靜態(tài)局部變量在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后仍然存在，但其他函數(shù)是不 能引用它的。 需要用靜態(tài)局部變量的情況如下。 (1)需要保留函數(shù)上一次調(diào)用

31、結(jié)束時(shí)的值。 例 8.18輸出 1到 5的階乘值 (2)如果初始化后，變量只被引用而不改變其值，則這時(shí)用靜態(tài)局 部變量比較方便，以免每次調(diào)用時(shí)重新賦值。 但是應(yīng)該看到，用靜態(tài)存儲(chǔ)要多占內(nèi)存 (長期占用不釋放，而 不能像動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)那樣一個(gè)存儲(chǔ)單元可供多個(gè)變量使用，節(jié)約內(nèi) 存 )，而且降低了程序的可讀性，當(dāng)調(diào)用次數(shù)多時(shí)往往弄不清靜 態(tài)局部變量的當(dāng)前值是什么。因此，若非必要，不要多用靜態(tài)局 部變量。 8.9.4 register變量 一般情況下，變量 (包括靜態(tài)存儲(chǔ)方式和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式 )的 值是存放在內(nèi)存中的。當(dāng)程序中用到哪一個(gè)變量的值時(shí)，由控 制器發(fā)出指令將內(nèi)存中該變量的值送到運(yùn)算器中

32、。經(jīng)過運(yùn)算器 進(jìn)行運(yùn)算，如果需要存數(shù)，再從運(yùn)算器將數(shù)據(jù)送到內(nèi)存存放。 如果有一些變量使用頻繁 (例如，在一個(gè)函數(shù)中執(zhí)行 10000 次循環(huán)，每次循環(huán)中都要引用某局部變量 )，則為存取變量的值 要花費(fèi)不少時(shí)間。為提高執(zhí)行效率， C語言允許將局部變量的 值放在 CPU中的寄存器中，需要用時(shí)直接從寄存器取出參加運(yùn) 算，不必再到內(nèi)存中去存取。由于對寄存器的存取速度遠(yuǎn)高于 對內(nèi)存的存取速度，因此這樣做可以提高執(zhí)行效率。這種變量 叫做寄存器變量，用關(guān)鍵字 register作聲明。 例 8.19使用寄存器變量 #include void main() long fac(long); lon

33、g i, n; scanf(“%ld”, for(i=1; i<=n; i++) printf(“%ld!=%ldn”, i, fac(i)); long fac(long n) register long i, f=1; for(i=1; i<=n; i++) f=f*i; return f; 說明： (1)只有局部自動(dòng)變量和形式參數(shù)可以作為寄存器變量，其他 (如 全局變量 )不行，在調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)占用一些寄存器以存放寄存 器變量的值，函數(shù)調(diào)用結(jié)束釋放寄存器。此后，在調(diào)用另一個(gè) 函數(shù)時(shí)又可以利用它來存放該函數(shù)的寄存器變量。 (2)一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的寄存器數(shù)目是有限的，

34、不能定義任意多 個(gè)寄存器變量。不同的系統(tǒng)允許使用的寄存器數(shù)目是有限的， 而且對 register變量的處理方法也是不同的，有的系統(tǒng)對 register 變量當(dāng)作自動(dòng)變量處理，分配內(nèi)存單元，并不真正把它們存放 在寄存器中，有的系統(tǒng)只允許將 int、 char和指針型變量定義為 寄存器變量。 (3)局部靜態(tài)變量不能定義為寄存器變量。 8.9.5 用 extern聲明外部變量 外部變量是在函數(shù)的外部定義的全局變量，它的作 用域是從變量的定義處開始，到本程序文件的末尾。 在此作用域內(nèi)，全局變量可以為程序中各個(gè)函數(shù)所引 用。編譯時(shí)將外部變量分配在靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。 有時(shí)需要用 extern來聲明外

35、部變量，以擴(kuò)展外部變 量的作用域。 1、在一個(gè)文件內(nèi)聲明外部變量 如果外部變量不在文件的開頭定義，其有效的作用 范圍只限于定義處到文件結(jié)束。如果在定義點(diǎn)之前的函 數(shù)想引用該外部變量，則應(yīng)該在引用之前用關(guān)鍵字 extern對該變量作“外部變量聲明”，表示該變量是一 個(gè)已經(jīng)定義的外部變量。有了此聲明，就可以從“聲明” 處起，合法地使用該外部變量。 例 8.20用 extern聲明外部變量，擴(kuò)展它在程序文 件中的作用域 #include void main() int max(int, int); extern A, B; printf(“%dn”, max(A, B)); i

36、nt A=13, B=-8; int max(int x, int y) int z; z=xy ? x : y; return z; 2、在多文件的程序中聲明外部變量 如果一個(gè)程序包含兩個(gè)文件，在兩個(gè)文件中都要用 到同一個(gè)外部變量 Num，不能分別在兩個(gè)文件中各自 定義一個(gè)外部變量 Num，否則在進(jìn)行程序的連接時(shí)會(huì) 出現(xiàn)“重復(fù)定義”的錯(cuò)誤。正確的做法是：在任一個(gè) 文件中定義外部變量 Num，而在另一個(gè)文件中用 extern 對 Num作“外部變量聲明”。即“ extern Num;”。在編 譯和連接時(shí)，系統(tǒng)會(huì)由此知道 Num是一個(gè)已在別處定 義的外部變量，并將在另一文件中定義的

37、外部變量的 作用域擴(kuò)展到本文件，在本文件中可以合法地引用外 部變量 Num。 例 8.21用 extern將外部變量的作用域擴(kuò)展到 其他文件 #include int A; void main() int power(int); int b=3, c, d, m; printf(“enter the number a and its power m:n”); scanf(“%d, %d”, c=A*b; printf(“%d**%d=%dn”, A, m, d); extern A; int power(int n) int i, y=1; for(i=1; i<=

38、n; i++) y*=A; return y; 8.9.6 用 static聲明外部變量 有時(shí)在程序設(shè)計(jì)中希望某些外部變量只限于被本文件引 用，而不能被其他文件引用。這時(shí)可以在定義外部變量時(shí)加 一個(gè) static聲明。 例如： file1.c file2.c static int A; extern int A; void main() void fun(int n) A=A*n; 8.9.7 關(guān)于變量的聲明和定義 對變量而言，聲明與定義的關(guān)系稍微復(fù)雜一些。在聲明部 分出現(xiàn)的變量有兩種情況：一種是需要建立存儲(chǔ)空間的 (如：

39、int a;)，另一種是不需要建立存儲(chǔ)空間 (如： extern a;)。前者稱為 “定義性聲明”，或簡稱定義。后者稱為“引用性聲明”。廣 義地說，聲明包括定義，但并非所有的聲明都是定義。對“ int a;”而言，它既是聲明，又是定義。而對“ extern a;”而言，它是 聲明而不是定義。一般為了敘述方便，把建立存儲(chǔ)空間的聲明 稱定義，而把不需要建立存儲(chǔ)空間的聲明稱為聲明。顯然這里 指的聲明是狹義的，即非定義性聲明。例如： void main() extern A; int A; 8.9.8 存儲(chǔ)類別小結(jié) 從上可知，對一個(gè)數(shù)據(jù)的定義，需要指定兩種屬 性：數(shù)據(jù)類型

40、和存儲(chǔ)類別，分別使用兩個(gè)關(guān)鍵字。 例如： static int a; auto char c; register int d; 此外，可以用 extern聲明變量為已定義的外部變 量，例如： extern b; 下面從不同角度做些歸納： (1)從作用域角度分，有局部變量和全局變量。它們采用 的存儲(chǔ)類別如下： 局部變量 ： 自動(dòng)變量，即動(dòng)態(tài)局部變量 (離開函數(shù)，值就消失 ) 靜態(tài)局部變量 (離開函數(shù)，值仍保留 ) 寄存器變量 (離開函數(shù)，值就消失 ) (形式參數(shù)可以定義為自動(dòng)變量和寄存器變量 ) 全局變量 ： 靜態(tài)外部變量 (只限本文件引用 ) 外部變量 (即

41、非靜態(tài)的外部變量，允許其他文件引用 ) (2)從變量存在的時(shí)間 (生存期 )來區(qū)分，有動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)和 靜態(tài)存儲(chǔ)兩種類型。靜態(tài)存儲(chǔ)是程序整個(gè)運(yùn)行時(shí)間都 存在，而動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)則是在調(diào)用函數(shù)時(shí)臨時(shí)分配單元。 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ) ： 自動(dòng)變量 (本函數(shù)內(nèi)有效 ) 寄存器變量 (本函數(shù)內(nèi)有效 ) 形式參數(shù) (本函數(shù)內(nèi)有效 ) 靜態(tài)存儲(chǔ) ： 靜態(tài)局部變量 (函數(shù)內(nèi)有效 ) 靜態(tài)外部變量 (本文件內(nèi)有效 ) 外部變量 (其他文件可引用 ) (3)從變量值存放的位置來區(qū)分，可分為： 內(nèi)存中靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū) ： 靜態(tài)局部變量 靜態(tài)外部變量 (函數(shù)外部靜態(tài)變量 ) 外部變量 (可為其他文件引用

42、 ) 內(nèi)存中動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū) ： 自動(dòng)變量和形式參數(shù) CPU中的寄存器 ： 寄存器變量 (4)對一個(gè)變量的性質(zhì)可以從兩個(gè)方面分析，一是變量的 作用域，一是變量值存在時(shí)間的長短，即生存期。前者 是從空間的角度，后者是從時(shí)間的角度。二者有聯(lián)系但 不是同一回事。 (5)static對局部變量和全局變量的作用不同。對局部變 量來說，它使變量由動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)方式改變?yōu)殪o態(tài)存儲(chǔ)方式。 而對全局變量來說，它使變量局部化 (局部于本文件 )， 但仍為靜態(tài)存儲(chǔ)方式。從作用域角度看，凡有 static聲明 的，其作用域都是局限的，或者是局限于本函數(shù)內(nèi) (靜 態(tài)局部變量 )，或者局限于本文件內(nèi) (靜態(tài)外部變量

43、)。 8.10 內(nèi)部函數(shù)和外部函數(shù) 函數(shù)本質(zhì)上是全局的，因?yàn)橐粋€(gè)函數(shù)要被另 外的函數(shù)調(diào)用，但是，也可以指定函數(shù)不能被其 他文件調(diào)用。根據(jù)函數(shù)能否被其他源文件調(diào)用， 將函數(shù)區(qū)分為 內(nèi)部函數(shù) 和 外部函數(shù) 。 8.10.1 內(nèi)部函數(shù) 如果一個(gè)函數(shù)只能被本文件中其他函數(shù)所調(diào)用，它 稱為內(nèi)部函數(shù)。在定義內(nèi)部函數(shù)時(shí)，在函數(shù)名和函數(shù)類 型的前面加 static，即： static 類型標(biāo)識(shí)符 函數(shù)名 (形參表 ); 內(nèi)部函數(shù)又稱靜態(tài)函數(shù)，因?yàn)樗怯?static聲明的。 使用內(nèi)部函數(shù)，可以使函數(shù)的作用域只局限于所在文件， 在不同的文件中有相同的內(nèi)部函數(shù)，互補(bǔ)干擾。這樣不 同的人可以分別編

44、寫不同的函數(shù)，而不必?fù)?dān)心所用函數(shù) 是否會(huì)與其他文件中函數(shù)同名。 8.10.2 外部函數(shù) (1)在定義函數(shù)時(shí)，如果在函數(shù)首部的最左端加關(guān)鍵字 extern，則表示此函數(shù)是外部函數(shù)，可供其他文件調(diào)用。 (2)在需要引用此函數(shù)的文件中，用 extern對函數(shù)作聲 明，表示該函數(shù)是在其他文件中定義的外部函數(shù)。 例 8.22有一個(gè)字符串，內(nèi)有若干個(gè)字符，今輸入一個(gè) 字符，要求程序?qū)⒆址性撟址麆h去。用外部函數(shù) 實(shí)現(xiàn)。 習(xí)題 8.3 寫一個(gè)判素?cái)?shù)的函數(shù)，在主函數(shù)輸入一個(gè)整數(shù)，輸 出是否素?cái)?shù)的信息。 8.4 寫一個(gè)函數(shù)，使給定的一個(gè) 3 3的二維整型數(shù)組轉(zhuǎn) 置，即行列互換。 8.5 寫一個(gè)函數(shù)，使輸入的一個(gè)字符串按反序存放，在 主函數(shù)中輸入和輸出字符串。 8.6 寫一個(gè)函數(shù)，將兩個(gè)字符串連接。 8.13 用遞歸方法求 n階勒讓德多項(xiàng)式的值，遞歸公式為： 1/))(*)1()(*)12(( 1 01 )( 21 nnxpnxpxn nx n xp nn n