二级C语言课第8章函数.docx
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二级C语言课第8章函数
第八章
第八章
§8.1概述
一个较大的程序可分为若干个程序模块，每一个模块用来实现一个特定的功能（功能模块）。
在高级语言中用子程序实现模块的功能。
子程序由函数来完成。
一个Ｃ程序可由一个主函数和若干个其他函数构成。
由主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用。
同一个函数可以被一个或多个函数调用任意多次。
函数间的调用关系
#include
voidmain（）
{
voidprintstar（）;/*对printstar函数声明*/
voidprint_message（）;/*对print_message函数声明*/
printstar（）;／*调用printstar函数*／
print_message（）;/*调用print_message函数*/
printstar（）;／*调用printstar函数*/
}
voidprintstar（）／*定义printstar函数*／
{
printf（"****************\n"）;
}
voidprint_message（）／*定义print_message函数*／
{
printf（"Howdoyoudo!
\n"）;
}
例8.1先举一个函数调用的简单例子
运行情况如下：
****************
Howdoyoudo!
****************
说明：
（1）一个C程序由一个或多个程序模块组成，每个程序模块作为一个源程序文件。
（2）一个源程序文件由一个或多个函数以及其他有关内容（如命令行、数据定义等）组成。
一个源程序文件是一个编译单位，在程序编译时是以源程序文件为单位进行编译的，而不是以函数为单位进行编译的。
（3）Ｃ程序的执行是从ｍａｉｎ函数开始的，如是在ｍａｉｎ函数中调用其他函数，在调用后流程返回到ｍａｉｎ函数，在ｍａｉｎ函数中结束整个程序的运行。
（4）所有函数都是平行的，即在定义函数时是分别进行的，是互相独立的。
一个函数并不从属于另一函数，即函数不能嵌套定义。
函数间可以互相调用，但不能调用ｍａｉｎ函数。
ｍａｉｎ函数是系统调用的。
（5）从用户使用的角度看，函数有两种：
①标准函数，即库函数。
这是由系统提供的，用户不必自己定义这些函数，可以直接使用它们。
应该说明，不同的C系统提供的库函数的数量和功能会有一些不同，当然许多基本的函数是共同的。
②用户自己定义的函数。
用以解决用户的专门需要。
（6）从函数的形式看，函数分两类：
①无参函数。
如例8.1中的printstar和print_message就是无参函数。
在调用无参函数时，主调函数不向被调用函数传递数据。
无参函数一般用来执行指定的一组操作。
例如，例8．１程序中的printstar函数。
②有参函数。
在调用函数时，主调函数在调用被调用函数时，通过参数向被调用函数传递数据，一般情况下，执行被调用函数时会得到一个函数值，供主调函数使用。
§8.２函数定义的一般形式
§8.2.1.无参函数的定义一般形式
定义无参函数的一般形式为:
类型标识符 函数名（）
｛
声明部分
语句部分
｝
在定义函数时要用“类型标识符”指定函数值的类型，即函数带回来的值的类型。
例8.１中的printstar和print_message函数为void类型，表示不需要带回函数值。
§8.2.2.有参函数定义的一般形式
定义有参函数的一般形式为:
类型标识符 函数名（形式参数表列）
｛
声明部分
语句部分
｝
例如：
ｉｎｔｍａｘ（intｘ，intｙ）
｛ｉｎｔｚ；/*函数体中的声明部分*／
ｚ＝ｘ＞ｙ？
ｘ∶ｙ；
ｒｅｔｕｒｎ（ｚ）；
｝
§8.３函数参数和函数的值
§8.３.１形式参数和实际参数
在前面提到的有参函数中，在定义函数时函数名后面括弧中的变量名称为“形式参数”（简称“形参”），在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括弧中的参数（可以是一个表达式）称为“实际参数”（简称“实参”）。
return后面的括弧中的值（）作为函数带回的值（称函数返回值）。
在不同的函数之间传递数据，可以使用的法：
参数：
通过形式参数和实际参数
返回值：
用return语句返回计算结果
全局变量：
外部变量
大多数情况下，主调函数和被调用函数之间有数据传递的关系。
#include
voidｍａｉｎ（）
｛intmax（intｘ，intｙ）；
/*对ｍａｘ函数的声明*/
intａ，ｂ，ｃ；
scanf（＂％ｄ，％ｄ＂，＆ａ，＆ｂ）；
ｃ＝ｍａｘ（ａ，ｂ）；
printf（＂Ｍａｘｉｓ％ｄ＂，ｃ）；
｝
intmax（intｘ，intｙ）／*定义有参函数max*／
｛
intｚ；
ｚ＝ｘ＞ｙ？
ｘ∶ｙ；
return（ｚ）；
｝
例8.２调用函数时的数据传递
运行情况如下：
７，８↙
Ｍａｘｉｓ８
通过函数调用，使两个函数中的数据发生联系
关于形参与实参的说明：
（1）在定义函数中指定的形参，在未出现函数调用时，它们并不占内存中的存储单元。
只有在发生函数调用时，函数ｍａｘ中的形参才被分配内存单元。
在调用结束后，形参所占的内存单元也被释放。
（2）实参可以是常量、变量或表达式，如：
ｍａｘ（３，ａ＋ｂ）；
但要求它们有确定的值。
在调用时将实参的值赋给形参。
（3）在被定义的函数中，必须指定形参的类型（见例8.2程序中的“ｃ＝ｍａｘ（ａ，ｂ）；”）。
（4）实参与形参的类型应相同或赋值兼容。
例8．２中实参和形参都是整型。
如果实参为整型而形参x为实型，或者相反，则按第3章介绍的不同类型数值的赋值规则进行转换。
例如实参值a为3.5，而形参x为整型，则将实数3.5转换成整数3，然后送到形参b。
字符型与整型可以互相通用。
（5）在Ｃ语言中，实参向对形参的数据传递是“值传递”，单向传递，只由实参传给形参，而不能由形参传回来给实参。
在内存中，实参单元与形参单元是不同的单元。
§8.3.2函数的返回值
通常，希望通过函数调用使主调函数能得到一个确定的值，这就是函数的返回值。
例如，例8.２中，ｍａｘ（２，３）的值是３，ｍａｘ（５，２）的值是5。
赋值语句将这个函数值赋给变量ｃ。
关于函数返回值的一些说明：
（1）函数的返回值是通过函数中的return语句获得的。
如果需要从被调用函数带回一个函数值供主调函数使用，被调用函数中必须包含return语句。
如果不需要从被调用函数带回函数值可以不要return语句。
一个函数中可以有一个以上的return语句，执行到哪一个return语句，哪一个语句起作用。
return语句后面的括弧也可以不要，
如:
“returnｚ;”等价于“return（ｚ）；”
return语句将被调用函数中的一个确定值带回主调函数中去。
见图8.2中从return语句返回的箭头。
return后面的值可以是一个表达式。
例如，例8．２中的函数ｍａｘ可以改写成：
ｍａｘ（intｘ，intｙ）
｛
ｒｅｔｕｒｎ（ｘ＞ｙ？
ｘ∶ｙ）；
｝
（2）函数的返回值应当属于某一个确定的类型，在定义函数时指定函数返回值的类型。
例如:
下面是3个函数的首行：
intmax（floatｘ，floatｙ）/*函数值为整型*/
charletter（charc1，charc2）/*函数值为字符型*/
doublemin（intｘ，intｙ）/*函数值为双精度型*/
在Ｃ语言中，凡不加类型说明的函数，自动按整型处理。
例8.２中的ｍａｘ函数首行的函数类型int可以省写，用TurboC2.0编译程序时能通过，但用TurboC＋＋3.0编译程序时不能通过，因为C++要求所有函数都必须指定函数类型。
因此,建议在定义时对所有函数都指定函数类型。
（3）在定义函数时指定的函数类型一般应该和return语句中的表达式类型一致。
如果函数值的类型和return语句中表达式的值不一致，则以函数类型为准。
对数值型数据，可以自动进行类型转换。
即函数类型决定返回值的类型。
（4）对于不带回值的函数，应当用“void”定义函数为“无类型”（或称“空类型”）。
这样，系统就保证不使函数带回任何值，即禁止在调用函数中使用被调用函数的返回值。
此时在函数体中不得出现return语句。
例8.３返回值类型与函数类型不同
#include
voidmain（）
｛intｍａｘ（floatｘ，floatｙ）;
floatａ，ｂ；
intｃ；
scanf（＂％ｆ，％ｆ，＂，＆ａ，＆ｂ）；
ｃ＝ｍａｘ（ａ，ｂ）；
printf（＂Ｍａｘｉｓ％ｄ＼ｎ＂，ｃ）；
｝
intmax（floatｘ，floatｙ）
｛floatｚ；/*z为实型变量*/
ｚ＝ｘ＞ｙ？
ｘ∶ｙ；
return（ｚ）；
｝
运行情况如下：
１．５，２．５↙
Maxis２
§8.４函数的调用
§8.４.１函数调用的一般形式
函数调用的一般形式为:
函数名（实参表列）
如果实参表列包含多个实参，则各参数间用逗号隔开。
实参与形参的个数应相等，类型应匹配。
实参与形参按顺序对应，一一传递数据。
如果是调用无参函数，则“实参表列”可以没有，但括弧不能省略。
如果实参表列包括多个实参，对实参求值的顺序并不是确定的，有的系统按自左至右顺序求实参的值，有的系统则按自右至左顺序。
许多Ｃ版本是按自右而左的顺序求值,例如TubroＣ++。
例8．４实参求值的顺序
#include
voidmain（）
{
intf（inta,intb）;/*函数声明*/
inti=2,p;
p=f（i,++i）;/*函数调用*/
printf（"%d\n",p）;
}
intf（inta,intb）/*函数定义*/
{
intc;
if（a>b）c=1;
elseif（a==b）c=0;
elsec=-1;
return（c）;
}
如果按自左至右顺序求实参的值，则函数调用相当于ｆ（２，３）
如果按自左至右顺序求实参的值，则函数调用相当于ｆ（3，３）
对于函数调用
inti=2,p;
p=f（i,++i）;
§8.４.２函数调用的方式
１．函数语句
把函数调用作为一个语句。
如例8.1中的printstar（）,这时不要求函数带回值，只要求函数完成一定的操作。
２．函数表达式
函数出现在一个表达式中，这种表达式称为函数表达式。
这时要求函数带回一个确定的值以参加表达式的运算。
例如:
ｃ＝２*ｍａｘ（ａ，ｂ）；
３．函数参数
函数调用作为一个函数的实参。
例如:
m=max（a,max（b,c））;
其中max（b,c）是一次函数调用，它的值作为max另一次调用的实参。
m的值是a、b、c三者中的最大者。
又如:
printf（"%d",max（a,b））;也是把max（a,b）作为printf函数的一个参数。
函数调用作为函数的参数，实质上也是函数表达式形式调用的一种，因为函数的参数本来就要求是表达式形式。
§8.４.３对被调用函数的声明和函数原型
（1）首先被调用的函数必须是已经存在的函数（是库函数或用户自己定义的函数）。
但光有这一条件还不够。
§8.４.３对被调用函数的声明和函数原型
（3）如果使用用户自己定义的函数，而该函数的位置在调用它的函数（即主调函数）的后面（在同一个文件中），应该在主调函数中对被调用的函数作声明。
（2）如果使用库函数，还应该在本文件开头用＃ｉｎｃｌｕｄｅ命令将调用有关库函数时所需用到的信息“包含”到本文件中来。
函数原型的一般形式为
（1）函数类型函数名（参数类型1，参数类型2……）；
（2）函数类型函数名（参数类型1，参数名1，参数类型2，参数名2……）；
“声明”一词的原文是delaration，过去在许多书中把它译为“说明”。
声明的作用是把函数名、函数参数的个数和参数类型等信息通知编译系统，以便在遇到函数调用时，编译系统能正确识别函数并检查调用是否合法。
（例如函数名是否正确，实参与形参的类型和个数是否一致）。
注意：
函数的“定义”和“声明”不是一回事。
函数的定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名，函数值类型、形参及其类型、函数体等，它是一个完整的、独立的函数单位。
而函数的声明的作用则是把函数的名字、函数类型以及形参的类型、个数和顺序通知编译系统，以便在调用该函数时系统按此进行对照检查。
#include
voidmain（）
｛floatadd（floatx，floaty）；
／*对被调用函数add的声明*／
floata，b，c；
scanf（＂％f，％f＂，＆a，＆b）；
c＝add（a，b）;
printf（＂sumis％f\n＂，c）；
｝
floatadd（floatｘ，floatｙ）／*函数首部*／
｛floatｚ；/*函数体*/
z＝ｘ＋ｙ；
return（z）；
｝
例8．５对被调用的函数作声明
如果:
被调用函数的定义出现在主调函数之前，可以不必加以声明。
因为编译系统已经先知道了已定义函数的有关情况，会根据函数首部提供的信息对函数的调用作正确性检查。
改写例8.５
#include
floatadd（floatｘ，floatｙ）／*函数首部*／
｛floatｚ；/*函数体*/
z＝ｘ＋ｙ；
return（z）；
｝
voidmain（）
｛
floata，b，c；
scanf（＂％f，％f＂，＆a，＆b）；
c＝add（a，b）;
printf（＂sumis％f\n＂，c）；
｝
§8.５函数的嵌套调用
嵌套定义:
就是在定义一个函数时，其函数体内又包含另一个函数的完整定义。
Ｃ语言不能嵌套定义函数，但可以嵌套调用函数，也就是说，在调用一个函数的过程中，又调用另一个函数。
例8.６用弦截法求方程
f（x）=x3-5x2+16x-80=0的根
（1）取两个不同点x1,x2,如果f（x1）和f（x2）符号相反,则（x1,x2）区间内必有一个根。
如果f（x1）与f（x2）同符号,则应改变x1,x2,直到f（x1）、f（x2）异号为止。
注意x1、x2的值不应差太大,以保证（x1,x2）区间内只有一个根。
（2）连接（x1,f（x1））和（x2,f（x2））两点,此线（即弦）交x轴于x。
方法：
（3）若f（x）与f（x1）同符号,则根必在（x,x2）区间内,此时将x作为新的x1。
如果f（x）与f（x2）同符号,则表示根在（x1,x）区间内,将x作为新的x2。
（4）重复步骤
（2）和（3）,直到｜f（x）｜＜ε为止,ε为一个很小的数,例如10-6\.此时认为f（x）≈0
N-S流程图
分别用几个函数来实现各部分功能:
（1）用函数f（x）代表x的函数:
x3-5x2+16x-80.
（2）用函数调用xpoint（x1,x2）来求（x1,f（x1））和
（x2,f（x2））的连线与x轴的交点x的坐标。
（3）用函数调用root（x1,x2）来求（x1,x2）区间的
那个实根。
显然,执行root函数过程中要用
到函数xpoint,而执行xpoint函数过程中要用
到f函数。
＃ｉｎｃｌｕｄｅ
＃ｉｎｃｌｕｄｅ<ｍａｔｈ．ｈ>
floatf（floatx）／*定义ｆ函数，以实
现f（x）＝x3-5x2+16x-80*／
｛ｆｌｏａｔｙ；
ｙ=（（ｘ-５.０）*ｘ+１６.０）*ｘ-８０.０；
ｒｅｔｕｒｎ（ｙ）；
｝
floatxpoint（floatx1，floatx2）
／*定义xpoint函数，求出弦与x轴交点*/｛ｆｌｏａｔｙ；
ｙ=（ｘ１*ｆ（ｘ２）-ｘ２*ｆ（ｘ１））
／ｆ（ｘ２）-ｆ（ｘ１））；
ｒｅｔｕｒｎ（ｙ）；
｝
floatroot（floatｘ１，floatｘ２）
/*定义root函数，求近似根*/
｛ｆｌｏａｔｘ，ｙ，ｙ１；
ｙ１＝ｆ（ｘ１）；
do
｛ｘ＝ｘｐｏｉｎｔ（ｘ１，ｘ２）；
ｙ＝ｆ（ｘ）；
if（ｙ*ｙ１＞０）/*ｆ（ｘ）与ｆ（ｘ１）同符号*/
｛ｙ１＝ｙ；
ｘ１＝ｘ；｝
ｅｌｓｅ
ｘ２＝ｘ；
}while（ｆａｂｓ（ｙ）＞＝０.０００１）；
ｒｅｔｕｒｎ（ｘ）；
｝
voidmain（）／主函数／
｛floatｘ１，ｘ２，ｆ１，ｆ２，ｘ；
do
｛printf（＂ｉｎｐｕｔｘ１，ｘ２：
＼ｎ＂）；
scanf（＂％ｆ，％ｆ＂，＆ｘ１，＆ｘ２）；
ｆ１＝ｆ（ｘ１）；
ｆ２＝ｆ（ｘ２）；
｝while（ｆ１*ｆ２＞＝０）；
ｘ＝ｒｏｏｔ（ｘ１，ｘ２）；
printf（＂Ａrootofequationis％８.４ｆ\n＂，ｘ）；
｝
运行情况如下：
ｉｎｐｕｔｘ１，ｘ２：
２，６
Ａrootofequationis５．００００
【例7-4】编一函数，求x的n次方的值，其中n是整数。
并通过主程序计算23的值。
分析：
此程序可以将x和n作为函数参数，所求结果通过return语句返回调用程序。
#include"stdio.h"
doublepower（floatx,intn）
{
inti;
doublepw;
pw=1;
for（i=1;i<=n;i++）
pw=pw*x;
return（pw）;
}
voidmain（）
{
printf（"pw=%f",power（2,3））;
}
【例7-5】编写程序，求s=s1+s2+s3+s4的值，其中：
s1=1+1/2+1/3+…+1/50
s2=1+1/2+1/3+…+1/100
s3=1+1/2+1/3+…+1/150
s4=1+1/2+1/3+…+1/200
分析：
首先编一函数，用于求1+1/2+1/3+…+1/n的值，然后通过函数调用来求s的值。
#include"stdio.h"
floatfcount（intn）
{floats;
inti;
s=0;
for（i=1;i<=n;i++）
s+=1/（float）i;
return（s）;
}
voidmain（）
{floatsum;
sum=fcount（50）+fcount（100）+fcount（150）+fcount（200）;
printf（"Sum=%f",sum）;
}
运行结果：
Sum=21.155796
§8．６函数的递归调用
在调用一个函数的过程中又出现直接或间接地调用该函数本身，称为函数的递归调用。
Ｃ语言的特点之一就在于允许函数的递归调用。
例如：
ｉｎｔｆ（intｘ）
｛
ｉｎｔｙ，ｚ；
ｚ＝ｆ（ｙ）；
return（２*ｚ）；
｝
例8.７有５个人坐在一起，问第５个人多少岁？
他说比第４个人大２岁。
问第４个人岁数，他说比第３个人大２岁。
问第３个人，又说比第２个人大２岁。
问第２个人，说比第１个人大２岁。
最后问第１个人，他说是１０岁。
请问第５个人多大。
ａｇｅ（５）＝ａｇｅ（４）＋２
ａｇｅ（４）＝ａｇｅ（３）＋２
ａｇｅ（３）＝ａｇｅ（２）＋２
ａｇｅ（２）＝ａｇｅ（１）＋２
ａｇｅ（１）＝１０
可以用数学公式表述如下：
ａｇｅ（ｎ）＝１０（ｎ＝１）
ａｇｅ（ｎ－１）＋２（ｎ＞１）
可以用一个函数来描述上述递归过程：
intage（intｎ）／*求年龄的递归函数*／
{intｃ；／*ｃ用作存放函数的返回值的变量*／
if（ｎ＝＝１）ｃ＝１０；
elseｃ＝ａｇｅ（ｎ－１）＋２；
return（ｃ）；
｝
用一个主函数调用age函数，求得第5人的年龄。
#include
voidmain（）
｛
ｐｒｉｎｔｆ（″％ｄ″，ａｇｅ（５））；
｝
运行结果如下：
１８
例 8.８用递归方法求ｎ！
求ｎ！
也可以用递归方法，即５！
等于４！
×５，而４！
＝３！
×４…１！
＝１。
可用下面的递归公式表示：
ｎ！
＝１（ｎ＝０，１）
ｎ·（ｎ－１）！
（ｎ＞１）
例8.９Ｈａｎｏｉ（汉诺）塔问题。
这是一个古典的数学问题，是一个用递归方法解题的典型例子。
问题是这样的：
古代有一个梵塔，塔内有3个座A、B、C，开始时Ａ座上有６４个盘子，盘子大小不等，大的在下，小的在上（见图8．１３）。
有一个老和尚想把这６４个盘子从Ａ座移到Ｃ座，但每次只允许移动一个盘，且在移动过程中在3个座上都始终保持大盘在下，小盘在上。
在移动过程中可以利用Ｂ座，要求编程序打印出移动的步骤。
为便于理解，我们先分析将Ａ座上３个盘子移到Ｃ座上的过程：
（1）将Ａ座上２个盘子移到Ｂ座上（借助Ｃ）；
（2）将Ａ座上１个盘子移到Ｃ座上；
（3）将Ｂ座上２个盘子移到Ｃ座上（借助Ａ）。
其中第（２）步可以直接实现。
第１步又可用递归方法分解为：
１．１将Ａ上１个盘子从Ａ移到Ｃ；
１．２将Ａ上１个盘子从Ａ移到Ｂ；
１．３将Ｃ上１个盘子从Ｃ移到Ｂ。
第（３）步可以分解为：
３．１将Ｂ上１个盘子从Ｂ移到Ａ上；
３．２将Ｂ上１个盘子从Ｂ移到Ｃ上；
３．３将Ａ上１个盘子从Ａ移到Ｃ上。
将以上综合起来，可得到移动3个盘子的步骤为
Ａ→Ｃ，Ａ→Ｂ，Ｃ→Ｂ，Ａ→Ｃ，Ｂ→Ａ，Ｂ→Ｃ，Ａ→Ｃ。
由上面的分析可知：
将ｎ个盘子从Ａ座移到Ｃ座可以分解为以下3个步骤：
（1）将Ａ上ｎ－１个盘借助Ｃ座先移到Ｂ座上。
（2）把Ａ座上剩下的一个盘移到Ｃ座上。
（3）将ｎ－１个盘从Ｂ座借助于Ａ座移到Ｃ座上。
程序如下：
#include
voidmain（）
{
voidhanoi（intn,charone,chartwo,charthree）;
/*对hanoi函数的声明*/
intm;
printf（"inputthenumberofdiskes:
"）;
scanf（“%d”,&m）;
printf（"Thesteptomoveing%ddiskes:
\n"
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