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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,C,程序设计语言,第,4,章 函数与程序结构,程序设计的艺术,算法设计的艺术,程序的灵魂,Donald E.Knuth,The Art of Computer Programming,清华大学出版社,2002,结构设计的艺术,程序的肉体,“.,the larger the project,the more essential the structuring!”,Dijkstra,1968,模块化（,Parnas,1972,）,结构化（,Structural,）,面向对象（,Object-Oriented,）,面向组件（,Component-Oriented,）,面向智能体（,Agent-Oriented,）,假如不模块化,读多少行的程序能让你不头疼？,main(),当中能放多少行程序？,假如,printf,(),函数由,10,行代码替换，那么你见过的程序会成什么样子？,如果所有代码都在,main(),当中，怎么团队合作？,如果代码都在一个文件中，怎么团队合作？,模块化的优点,模块各司其职,每个模块只负责一件事情，它可以更专心,便于进行单个模块的设计、开发、调试、测试和维护等工作,一个模块一个模块地完成，最后再将它们集成,开发人员各司其职,按模块分配任务，职责明确,并行开发，缩短开发时间,分而治之（,Wirth,1971,）信息隐藏（,Parnas,1972,）,函数（,function,）和模块（,module,）,函数是,C,语言中模块化编程的最小单位,可以把每个函数看作一个模块,若干相关的函数可以合并作一个“模块”,main(),printf,(),scanf,(),power(),putchar,(),getchar,(),main(),stdio,:,printf,(),scanf,(),putchar,(),getchar,(),mymdl,:,power(),函数的分类,函数生来都是平等的，没有高低贵贱之分，只有,main(),稍微特殊一点点,库函数,ANSI C,定义的标准库函数,符合标准的,C,语言编译器必须提供这些函数,函数的行为也要符合,ANSI C,的定义,第三方库函数,由其它厂商自行开发的,C,语言函数库,不在标准范围内，能扩充,C,语言的功能,自定义函数,自己编写的函数,包装后，也可成为函数库，供别人使用,函数定义（,definition,）,类型 函数名,(,类型 参数,1,类型 参数,2,),函数体,;,return,表达式,;,返回值类型,标识符,参数表,返回值,函数出口,函数定义（,definition,）,函数是这样的一种运算：,函数名说明运算规则,参数是运算的操作数,返回值是运算的结果,当函数执行到,return,语句或,时，函数的运算停止。程序从当次调用函数的地方继续执行,函数可以有多个,return,，但最好只有一个且是最后一行,用,void,定义返回值类型,函数没有运算结果，没有返回值,return,语句之后不需要任何表达式,用,void,定义参数，表示没有参数,参数表里的参数（叫形式参数，,parameter,）也是函数的语句块内的变量,函数调用（,call,）,函数名,(,表达式,1,表达式,2,);,调用一个函数之前，先要对其返回值类型、函数名和参数进行声明（,declare,）,不对函数进行声明是非常危险的,函数定义也有声明函数的效果,调用函数时，提供的表达式（叫实际参数,argument,）和该函数的形式参数必须匹配,数目一致,类型一一对应（会发生自动类型转换）,表达式的值赋值给对应的参数,返回值可以按需处理,realeql.c,函数调用的过程,函数的每次执行都会建立一个全新的独立的环境,在“栈”中为函数的每个变量（包括形式参数）分配内存,把实际参数的值复制给形式参数,开始执行函数内的第一条语句,函数内的代码在这个独立的环境内工作,函数退出时,求出返回值，将其存入一个可以被调用者访问的地方（,x86,中通常使用,EAX,寄存器）,收回分配给所有变量（包括形式参数）的内存,程序控制权交给调用者，调用者拿到返回值，将其作为函数调用表达式的结果,main(),、,printf,(),和,scanf,(),特 殊 吗？,main(),C,语言允许,不对,函数参数和返回值类型进行说明,甚至可以连函数名都不声明,此时默认,该函数的参数是不定个数的,int,型,该函数返回值为,int,型,永远不要利用此特性！,printf,(),、,scanf,(),变长参数表，,缺点：对参数类型和个数无法严格验证，易使用出错,使用函数要注意,每个函数只完成一个功能（包括,main(),）,对函数的功能可以用,不含连词的一句话,描述,函数不能过长,1986,年,IBM,在,OS/360,的研究结果：大多数有错误的函数都大于,500,行,1991,年对,148,000,行代码的研究表明：小于,143,行的函数比更长的函数更容易维护,函数一定要对传进来的非法参数做点什么,向调用者提供错误信息,assert(),safediv.c,用函数完成此题,编程先由计算机“想”一个,1,到,100,之间的数请人猜，如果人猜对了，则计算机给出提示：“,Right!”,，否则提示：“,Wrong!”,，并告诉人所猜的数是大,(Too high),还是小,(Too low),，最多可以猜,10,次。如果猜了,10,次仍未猜中的话，则停止本次猜数，然后继续猜下一个数。每次运行程序可以反复猜多个数，直到操作者想停止时才结束。,框架流程,开始,结束,初始化,退出,主功能,为程序运行所作的准备工作,程序的主体功能,在退出前要做的事情，比如资源释放,主功能 猜数字,开始,结束,生成数字,猜数字,是否继续？,N,Y,开始,结束,猜得对吗？,N,Y,提示大小,次数,=10,？,输入数字,Y,N,全局变量（,Global Variable,）,在所有函数之外定义的变量是全局变量，在定义它的位置以后都有效,全局变量自动初始化为,0,全局变量使函数之间的数据交换更容易，效率也高一些,但是,不推荐,使用，甚至,禁止,使用,程序的任何部分都可以改写全局变量，很难确定在程序的哪里改写了它，程序结构混乱,不得不用的时候（这种情况比较少见），要严格控制对它的改写,静态变量（,static,）,函数的内部变量在函数退出后失效（内存释放）。再次进入函数，变量重新定义,每次函数执行都建立一个全新的执行环境，不受其它函数的干扰,把此变量定义为,static,，则变量的值可以保存到下次进入函数,static,int,i;,静态变量自动初始化为,0,static.c,寄存器变量（,register,）,寄存器是,CPU,内的高速但容量有限的存储器？,热点,变量声明为寄存器变量，访问速度更快,register,int,i;,现代编译器有能力自动把普通变量优化为寄存器变量，并且可以忽略用户的指定，所以一般无需特别说明变量为寄存器变量,递归（,Recursion,）,函数直接或间接调用自己为递归,unsigned,int,func(,unsigned,int,n),if,(n=0),return,1;,else,return,n*func(n-1);,recur.c,模块,模块包含两部分,源文件,(,xxx.c,),：一系列相关函数的定义,头文件,(,xxx.h,),：这些函数的声明等必要信息,函数声明、外部变量声明、宏定义、类型定义,可以将模块编译为,.,obj,文件，同,.h,文件一起供别人使用，从而保护了源代码,使用模块的过程,建立一个工程（,project,）,把各模块都加入到工程中,#,include,模块的头文件,开始使用此模块,编写模块的技术,模块的信息隐藏,用,static,定义的函数和全局变量只在此模块内有效（建议采用）,允许被其它模块使用的全局变量,在源文件中定义，不加,static,修饰,在头文件中进行声明，加,extern,修饰,预编译指令,编译器在开始正式编译之前处理的指令，叫预编译指令,它们不会存在于最后生成的目标代码中,文件包含：,#include,用,#include,指定的文件内容替换,#include,所在的行,用,或者,括上文件名,表示在编译器的,include,目录内查找文件,表示在当前目录查找文件,文件名中可以带有路径,#define,#define,宏,名字,替换文本,在,#define,之后，所有独立出现“,宏名字,”的地方（除了字符串内）都被“,替换文本,”替换,“,替换文本,”中可以有空格,宏可以有参数,#define,max(A,B,)(A)(B)?(A):(B),能想出带参数的宏和函数的区别吗？,定义宏的时候注意替换发生后产生的非预想结果,一般用括号可以避免，如上例,宏名中间不要有空格,与,#define,配套者,#,undef,，从现在开始取消,#define,的定义,#,undef,MAXLINE,#if,，,#else,，,#,elif,，,#,endif,#,ifdef,，,#,ifndef,这些预编译指令通常用来处理多文件工程和程序多版本的问题。（程序多版本一般是不同平台的版本，不同用户等级的版本，不同开发阶段的版本等）,使用预编译指令的目的,增强程序可读性,但是调错时宏可能带来很多难题,精简源代码，提取变化,这一点更多时候用函数的效果更好，但宏也有其不可替代的优势,不编译无用代码，精炼目标代码,
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