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函数(下)-C语言教程

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函数是C源程序的基本模块,通过对函数模块的调用实现特定的功能。C语言中的函数相当于其它高级语言的子程序。C语言不仅提供了极为丰富的库函数(如Turbo C,MS C都提供了三百多个库函数),还允许用户建立自己定义的函数。用户可把自己的算法编成一个个相对独立的函数模块,然后用调用的方法来使用函数。

 

8.7 数组作为函数参数

数组可以作为函数的参数使用,进行数据传送。数组用作函数参数有两种形式,一种是把数组元素(下标变量)作为实参使用;另一种是把数组名作为函数的形参和实参使用。

1. 数组元素作函数实参

数组元素就是下标变量,它与普通变量并无区别。 因此它作为函数实参使用与普通变量是完全相同的,在发生函数调用时,把作为实参的数组元素的值传送给形参,实现单向的值传送。例5.4说明了这种情况。

【例8.7】判别一个整数数组中各元素的值,若大于0 则输出该值,若小于等于0则输出0值。编程如下:

 

void nzp(int v){    if(v>0)      printf("%d ",v);    else      printf("%d ",0);}main(){    int a[5],i;    printf("input 5 numbers\n");    for(i=0;i<5;i++)      {scanf("%d",&a[i]);	   nzp(a[i]);}}

    本程序中首先定义一个无返回值函数nzp,并说明其形参v为整型变量。在函数体中根据v值输出相应的结果。在main函数中用一个for语句输入数组各元素,每输入一个就以该元素作实参调用一次nzp函数,即把a[i]的值传送给形参v,供nzp函数使用。

2. 数组名作为函数参数

用数组名作函数参数与用数组元素作实参有几点不同:

1) 用数组元素作实参时,只要数组类型和函数的形参变量的类型一致,那么作为下标变量的数组元素的类型也和函数形参变量的类型是一致的。因此,并不要求函数的形参也是下标变量。换句话说,对数组元素的处理是按普通变量对待的。用数组名作函数参数时,则要求形参和相对应的实参都必须是类型相同的数组,都必须有明确的数组说明。当形参和实参二者不一致时,即会发生错误。

2) 在普通变量或下标变量作函数参数时,形参变量和实参变量是由编译系统分配的两个不同的内存单元。在函数调用时发生的值传送是把实参变量的值赋予形参变量。在用数组名作函数参数时,不是进行值的传送,即不是把实参数组的每一个元素的值都赋予形参数组的各个元素。因为实际上形参数组并不存在,编译系统不为形参数组分配内存。那么,数据的传送是如何实现的呢?在我们曾介绍过,数组名就是数组的首地址。因此在数组名作函数参数时所进行的传送只是地址的传送,也就是说把实参数组的首地址赋予形参数组名。形参数组名取得该首地址之后,也就等于有了实在的数组。实际上是形参数组和实参数组为同一数组,共同拥有一段内存空间。

 

上图说明了这种情形。图中设a为实参数组,类型为整型。a占有以2000为首地址的一块内存区。b为形参数组名。当发生函数调用时,进行地址传送,把实参数组a的首地址传送给形参数组名b,于是b也取得该地址2000。于是a,b两数组共同占有以2000为首地址的一段连续内存单元。从图中还可以看出a和b下标相同的元素实际上也占相同的两个内存单元(整型数组每个元素占二字节)。例如a[0]和b[0]都占用2000和2001单元,当然a[0]等于b[0]。类推则有a[i]等于b[i]。

【例8.8】数组a中存放了一个学生5门课程的成绩,求平均成绩。

 

float aver(float a[5]){    int i;    float av,s=a[0];     for(i=1;i<5;i++)       s=s+a[i];    av=s/5;    return av;}void main(){    float sco[5],av;    int i;    printf("\ninput 5 scores:\n");    for(i=0;i<5;i++)      scanf("%f",&sco[i]);    av=aver(sco);    printf("average score is %5.2f",av);}

本程序首先定义了一个实型函数aver,有一个形参为实型数组a,长度为5。在函数aver中,把各元素值相加求出平均值,返回给主函数。主函数main 中首先完成数组sco的输入,然后以sco作为实参调用aver函数,函数返回值送av,最后输出av值。 从运行情况可以看出,程序实现了所要求的功能。

 

3) 前面已经讨论过,在变量作函数参数时,所进行的值传送是单向的。即只能从实参传向形参,不能从形参传回实参。形参的初值和实参相同,而形参的值发生改变后,实参并不变化,两者的终值是不同的。而当用数组名作函数参数时,情况则不同。由于实际上形参和实参为同一数组,因此当形参数组发生变化时,实参数组也随之变化。当然这种情况不能理解为发生了“双向”的值传递。但从实际情况来看,调用函数之后实参数组的值将由于形参数组值的变化而变化。为了说明这种情况,把例5.4改为例5.6的形式。

【例8.9】题目同8.7例。改用数组名作函数参数。

 

void nzp(int a[5]){    int i;    printf("\nvalues of array a are:\n");    for(i=0;i<5;i++)    {	if(a[i]<0) a[i]=0;	printf("%d ",a[i]);    }}main(){    int b[5],i;    printf("\ninput 5 numbers:\n");    for(i=0;i<5;i++)      scanf("%d",&b[i]);    printf("initial values of array b are:\n");    for(i=0;i<5;i++)      printf("%d ",b[i]);    nzp(b);    printf("\nlast values of array b are:\n");    for(i=0;i<5;i++)      printf("%d ",b[i]);}

本程序中函数nzp的形参为整数组a,长度为5。主函数中实参数组b也为整型,长度也为5。在主函数中首先输入数组b的值,然后输出数组b的初始值。然后以数组名b为实参调用nzp函数。在nzp中,按要求把负值单元清0,并输出形参数组a的值。 返回主函数之后,再次输出数组b的值。从运行结果可以看出,数组b的初值和终值是不同的,数组b的终值和数组a是相同的。这说明实参形参为同一数组,它们的值同时得以改变。

用数组名作为函数参数时还应注意以下几点:

a. 形参数组和实参数组的类型必须一致,否则将引起错误。

b. 形参数组和实参数组的长度可以不相同,因为在调用时,只传送首地址而不检查形参数组的长度。当形参数组的长度与实参数组不一致时,虽不至于出现语法错误(编译能通过),但程序执行结果将与实际不符,这是应予以注意的。

【例8.10】如把例8.9修改如下:

 

void nzp(int a[8]){    int i;    printf("\nvalues of array aare:\n");    for(i=0;i<8;i++)    {      if(a[i]<0)a[i]=0;      printf("%d ",a[i]);    }}main(){    int b[5],i;    printf("\ninput 5 numbers:\n");    for(i=0;i<5;i++)      scanf("%d",&b[i]);    printf("initial values of array b are:\n");    for(i=0;i<5;i++)      printf("%d ",b[i]);    nzp(b);    printf("\nlast values of array b are:\n");    for(i=0;i<5;i++)      printf("%d ",b[i]);}

本程序与例8.9程序比,nzp函数的形参数组长度改为8,函数体中,for语句的循环条件也改为i<8。因此,形参数组a和实参数组b的长度不一致。编译能够通过,但从结果看,数组a的元素a[5],a[6],a[7]显然是无意义的。

c. 在函数形参表中,允许不给出形参数组的长度,或用一个变量来表示数组元素的个数。

例如,可以写为:

void nzp(int a[])

或写为

void nzp(int a[],int n)

其中形参数组a没有给出长度,而由n值动态地表示数组的长度。n的值由主调函数的实参进行传送。

由此,例8.10又可改为例8.11的形式。

【例8.11】

 

void nzp(int a[],int n){    int i;    printf("\nvalues of array a are:\n");    for(i=0;i<n;i++)      {	if(a[i]<0) a[i]=0;	printf("%d ",a[i]);      }}main(){    int b[5],i;    printf("\ninput 5 numbers:\n");    for(i=0;i<5;i++)      scanf("%d",&b[i]);    printf("initial values of array b are:\n");    for(i=0;i<5;i++)      printf("%d ",b[i]);    nzp(b,5);    printf("\nlast values of array b are:\n");    for(i=0;i<5;i++)      printf("%d ",b[i]);}

    本程序nzp函数形参数组a没有给出长度,由n 动态确定该长度。在main函数中,函数调用语句为nzp(b,5),其中实参5将赋予形参n作为形参数组的长度。

d. 多维数组也可以作为函数的参数。在函数定义时对形参数组可以指定每一维的长度,也可省去第一维的长度。因此,以下写法都是合法的。

      int MA(int a[3][10])

int MA(int a[][10])。

 

8.8 局部变量和全局变量

在讨论函数的形参变量时曾经提到,形参变量只在被调用期间才分配内存单元,调用结束立即释放。这一点表明形参变量只有在函数内才是有效的,离开该函数就不能再使用了。这种变量有效性的范围称变量的作用域。不仅对于形参变量,C语言中所有的量都有自己的作用域。变量说明的方式不同,其作用域也不同。C语言中的变量,按作用域范围可分为两种,即局部变量和全局变量。

 

8.8.1 局部变量

    局部变量也称为内部变量。局部变量是在函数内作定义说明的。其作用域仅限于函数内, 离开该函数后再使用这种变量是非法的。

例如:

int f1(int a)        /*函数f1*/

{

int b,c;      

……

}

a,b,c有效

int f2(int x)        /*函数f2*/

{

int y,z; 

……

}

x,y,z有效

    main()

    {

int m,n; 

……

      }

m,n有效

在函数f1内定义了三个变量,a为形参,b,c为一般变量。在 f1的范围内a,b,c有效,或者说a,b,c变量的作用域限于f1内。同理,x,y,z的作用域限于f2内。m,n的作用域限于main函数内。关于局部变量的作用域还要说明以下几点:

1) 主函数中定义的变量也只能在主函数中使用,不能在其它函数中使用。同时,主函数中也不能使用其它函数中定义的变量。因为主函数也是一个函数,它与其它函数是平行关系。这一点是与其它语言不同的,应予以注意。

2) 形参变量是属于被调函数的局部变量,实参变量是属于主调函数的局部变量。

3) 允许在不同的函数中使用相同的变量名,它们代表不同的对象,分配不同的单元,互不干扰,也不会发生混淆。如在前例中,形参和实参的变量名都为n,是完全允许的。

4) 在复合语句中也可定义变量,其作用域只在复合语句范围内。

例如:

    main()

    {

 int s,a;

 ……

{

 int b;

 s=a+b;

 ……                 /*b作用域*/

}

    ……                   /*s,a作用域*/

}

【例8.12】

 

main(){    int i=2,j=3,k;    k=i+j;    {      int k=8;      printf("%d\n",k);    }    printf("%d\n",k);}

本程序在main中定义了i,j,k三个变量,其中k未赋初值。而在复合语句内又定义了一个变量k,并赋初值为8。应该注意这两个k不是同一个变量。在复合语句外由main定义的k起作用,而在复合语句内则由在复合语句内定义的k起作用。因此程序第4行的k为main所定义,其值应为5。第7行输出k值,该行在复合语句内,由复合语句内定义的k起作用,其初值为8,故输出值为8,第9行输出i,k值。i是在整个程序中有效的,第7行对i赋值为3,故以输出也为3。而第9行已在复合语句之外,输出的k应为main所定义的k,此k值由第4 行已获得为5,故输出也为5。

 

8.8.2 全局变量

 

全局变量也称为外部变量,它是在函数外部定义的变量。它不属于哪一个函数,它属于一个源程序文件。其作用域是整个源程序。在函数中使用全局变量,一般应作全局变量说明。 只有在函数内经过说明的全局变量才能使用。全局变量的说明符为extern。但在一个函数之前定义的全局变量,在该函数内使用可不再加以说明。

例如:

    int a,b;          /*外部变量*/

    void f1()         /*函数f1*/

    {

      ……

    }

    float x,y;        /*外部变量*/

    int fz()          /*函数fz*/

    {

      ……

    }

    main()           /*主函数*/

    {

      ……

    }

从上例可以看出a、b、x、y 都是在函数外部定义的外部变量,都是全局变量。但x,y 定义在函数f1之后,而在f1内又无对x,y的说明,所以它们在f1内无效。a,b定义在源程序最前面,因此在f1,f2及main内不加说明也可使用。

 

【例8.13】输入正方体的长宽高l,w,h。求体积及三个面x*y,x*z,y*z的面积。

 

int s1,s2,s3;int vs( int a,int b,int c){    int v;    v=a*b*c;    s1=a*b;    s2=b*c;    s3=a*c;    return v;}main(){ int v,l,w,h; printf("\ninput length,width and height\n"); scanf("%d%d%d",&l,&w,&h); v=vs(l,w,h); printf("\nv=%d,s1=%d,s2=%d,s3=%d\n",v,s1,s2,s3);}

【例8.14】外部变量与局部变量同名。

 

int a=3,b=5;     /*a,b为外部变量*/max(int a,int b) /*a,b为外部变量*/{int c; c=a>b?a:b; return(c);}main(){int a=8; printf("%d\n",max(a,b));}

如果同一个源文件中,外部变量与局部变量同名,则在局部变量的作用范围内,外部变量被“屏蔽”,即它不起作用。

8.9 变量的存储类别

8.9.1 动态存储方式与静态动态存储方式

前面已经介绍了,从变量的作用域(即从空间)角度来分,可以分为全局变量和局部变量。

从另一个角度,从变量值存在的作时间(即生存期)角度来分,可以分为静态存储方式和动态存储方式。

静态存储方式:是指在程序运行期间分配固定的存储空间的方式。

动态存储方式:是在程序运行期间根据需要进行动态的分配存储空间的方式。

用户存储空间可以分为三个部分:

1) 程序区;

2) 静态存储区;

3) 动态存储区;

 

全局变量全部存放在静态存储区,在程序开始执行时给全局变量分配存储区,程序行完毕就释放。在程序执行过程中它们占据固定的存储单元,而不动态地进行分配和释放;

动态存储区存放以下数据:

1) 函数形式参数;

2) 自动变量(未加static声明的局部变量);

3) 函数调用实的现场保护和返回地址;

对以上这些数据,在函数开始调用时分配动态存储空间,函数结束时释放这些空间。

在c语言中,每个变量和函数有两个属性:数据类型和数据的存储类别。

 

8.9.2 auto变量

 

函数中的局部变量,如不专门声明为static存储类别,都是动态地分配存储空间的,数据存储在动态存储区中。函数中的形参和在函数中定义的变量(包括在复合语句中定义的变量),都属此类,在调用该函数时系统会给它们分配存储空间,在函数调用结束时就自动释放这些存储空间。这类局部变量称为自动变量。自动变量用关键字auto作存储类别的声明。

例如:

int f(int a)         /*定义f函数,a为参数*/

{auto int b,c=3;     /*定义b,c自动变量*/

 ……

}

a是形参,b,c是自动变量,对c赋初值3。执行完f函数后,自动释放a,b,c所占的存储单元。

关键字auto可以省略,auto不写则隐含定为“自动存储类别”,属于动态存储方式。

8.9.3 用static声明局部变量

有时希望函数中的局部变量的值在函数调用结束后不消失而保留原值,这时就应该指定局部变量为“静态局部变量”,用关键字static进行声明。

【例8.15】考察静态局部变量的值。

 

f(int a){auto b=0; static c=3; b=b+1; c=c+1; return(a+b+c);}main(){int a=2,i; for(i=0;i<3;i++) printf("%d",f(a));}

对静态局部变量的说明:

1) 静态局部变量属于静态存储类别,在静态存储区内分配存储单元。在程序整个运行期间都不释放。而自动变量(即动态局部变量)属于动态存储类别,占动态存储空间,函数调用结束后即释放。

2) 静态局部变量在编译时赋初值,即只赋初值一次;而对自动变量赋初值是在函数调用时进行,每调用一次函数重新给一次初值,相当于执行一次赋值语句。

3) 如果在定义局部变量时不赋初值的话,则对静态局部变量来说,编译时自动赋初值0(对数值型变量)或空字符(对字符变量)。而对自动变量来说,如果不赋初值则它的值是一个不确定的值。

【例8.16】打印1到5的阶乘值。

 

int fac(int n){static int f=1; f=f*n; return(f);}main(){int i; for(i=1;i<=5;i++) printf("%d!=%d\n",i,fac(i));}

8.9.4 register变量

为了提高效率,C语言允许将局部变量得值放在CPU中的寄存器中,这种变量叫“寄存器变量”,用关键字register作声明。

【例8.17】使用寄存器变量。

 

int fac(int n){register int i,f=1; for(i=1;i<=n;i++)f=f*i return(f);}main(){int i; for(i=0;i<=5;i++) printf("%d!=%d\n",i,fac(i));}

说明:

1) 只有局部自动变量和形式参数可以作为寄存器变量;

2) 一个计算机系统中的寄存器数目有限,不能定义任意多个寄存器变量;

3) 局部静态变量不能定义为寄存器变量。

 

8.9.5 用extern声明外部变量

外部变量(即全局变量)是在函数的外部定义的,它的作用域为从变量定义处开始,到本程序文件的末尾。如果外部变量不在文件的开头定义,其有效的作用范围只限于定义处到文件终了。如果在定义点之前的函数想引用该外部变量,则应该在引用之前用关键字extern对该变量作“外部变量声明”。表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明,就可以从“声明”处起,合法地使用该外部变量。

【例8.18】用extern声明外部变量,扩展程序文件中的作用域。

 

int max(int x,int y){int z; z=x>y?x:y; return(z);}main(){extern A,B; printf("%d\n",max(A,B));}int A=13,B=-8;

说明:在本程序文件的最后1行定义了外部变量A,B,但由于外部变量定义的位置在函数main之后,因此本来在main函数中不能引用外部变量A,B。现在我们在main函数中用extern对A和B进行“外部变量声明”,就可以从“声明”处起,合法地使用该外部变量A和B。

 

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