谭浩强C语言课件第4章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版副标题样式,第4章 函数与预处理,4.1,概述,4.2 定义函数的一般形式,4.3 函数参数和函数的值,4.4 函数的调用,*4.5 内置函数,*4.6 函数的重载,*4.7 函数模板,*4.8 有默认参数的函数,4.9 函数的嵌套调用,4.10 函数的递归调用,4.11 局部变量和全局变量,4.12 变量的存储类别,4.13 变量属性小结,4.14 关于变量的声明和定义,4.15 内部函数和外部函数,4.16 预处理命令,一个较大的程序不可能完全由一个人从头至尾地完成，更不可能把所有的内容都放在一个主函数中。为了便于规划、组织、编程和调试，一般的做法是把一个大的程序划分为若干个程序模块(即程序文件)，每一个模块实现一部分功能。不同的程序模块可以由不同的人来完成。在程序进行编译时，以程序模块为编译单位，即分别对每一个编译单位进行编译。如果发现错误，可以在本程序模块范围内查错并改正。在分别通过编译后，才进行连接，把各模块的目标文件以及系统文件连接在一起形成可执行文件。,4.1 概述,在一个程序文件中可以包含若干个函数。无论把一个程序划分为多少个程序模块，只能有一个,main,函数。程序总是从,main,函数开始执行的。在程序运行过程中，由主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用。在,C,语言中没有类和对象，在程序模块中直接定义函数。可以认为，一个,C,程序是由若干个函数组成的，,C,语言被认为是面向函数的语言。,C+,面向过程的程序设计沿用了,C,语言使用函数的方法。在,C+,面向对象的程序设计中，主函数以外的函数大多是被封装在类中的。主函数或其他函数可以通过类对象调用类中的函数。无论是,C,还是,C+，,程序中的各项操作基本上都是由函数来实现的，程序编写者要根据需要编写一个个函数，每个函数用来实现某一功能。因此，读者必须掌握函数的概念以及学会设计和使用函数。,“函数”这个名词是从英文,function,翻译过来的，其实,function,的原意是“功能”。顾名思义，一个函数就是一个功能。,在实际应用的程序中，主函数写得很简单，它的作用就是调用各个函数，程序各部分的功能全部都是由各函数实现的。主函数相当于总调度，调动各函数依次实现各项功能。,开发商和软件开发人员将一些常用的功能模块编写成函数，放在函数库中供公共选用。程序开发人员要善于利用库函数，以减少重复编写程序段的工作量。,图4.是一个程序中函数调用的示意图。,图4.,例41 在主函数中调用其他函数。,#,include ,using namespace std;,void printstar(void) /,定义,printstar,函数,cout* endl; /,输出30个“*”,void print_message(void) /,定义,print_message,函数,cout Welcome to C+!y?x：y; /,将,x,和,y,中的大者的值赋给整型变量,z,return (z); /,将,z,的值作为函数值返回调用点,C+,要求在定义函数时必须指定函数的类型。,4.2.2 定义有参函数的一般形式,在调用函数时，大多数情况下，函数是带参数的。主调函数和被调用函数之间有数据传递关系。前面已提到：在定义函数时函数名后面括号中的变量名称为形式参数（,formal parameter，,简称形参），在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括号中的参数(可以是一个表达式)称为实际参数（,actual parameter，,简称实参）。,4.3 函数参数和函数的值,4.3.1 形式参数和实际参数,例4.2 调用函数时的数据传递。,#,include ,using namespace std;,int max(int x,int y) /,定义有参函数,max,int z;,z=xy?x：y;,return(z);,int main( ),int a,b,c;,coutab;,c=max(a,b); /,调用,max,函数，给定实参为,a,b。,函数值赋给,c,coutmax=cendl;,return 0;,运行情况如下：,please enter two integer numbers：,2 3,max=3,图4.2,有关形参与实参的说明：,(1) 在定义函数时指定的形参，在未出现函数调用时，它们并不占内存中的存储单元，因此称它们是形式参数或虚拟参数，表示它们并不是实际存在的数据，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，以便接收从实参传来的数据。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,a,和,b,有确定的值。以便在调用函数时将实参的值赋给形参。,(3) 在定义函数时，必须在函数首部指定形参的类型（见例4.2程序第3行）。,(4) 实参与形参的类型应相同或赋值兼容。例4.2中实参和形参都是整型，这是合法的、正确的。如果实参为整型而形参为实型，或者相反，则按不同类型数值的赋值规则进行转换。例如实参,a,的值为3.5，而形参,x,为整型，则将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) 实参变量对形参变量的数据传递是“值传递”，即单向传递，只由实参传给形参，而不能由形参传回来给实参。在调用函数时，编译系统临时给形参分配存储单元。请注意： 实参单元与形参单元是不同的单元。图4.3表示将实参和的值2和3传递给对应的形参和。,图4.3 图4.4,调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值。因此，在执行一个被调用函数时，形参的值如果发生改变，并不会改变主调函数中实参的值。例如，若在执行,max,函数过程中形参和的值变为10和15，调用结束后，实参和仍为2和3，见图4.4。,(1) 函数的返回值是通过函数中的,return,语句获得的。,return,语句将被调用函数中的一个确定值带回主调函数中去。,return,语句后面的括号可以要，也可以不要。,return,后面的值可以是一个表达式。,(2) 函数值的类型。既然函数有返回值，这个值当然应属于某一个确定的类型，应当在定义函数时指定函数值的类型。,(3) 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，即函数类型决定返回值的类型。对数值型数据，可以自动进行类型转换。,4.3.2 函数的返回值,函数名（实参表列）,如果是调用无参函数，则“实参表列”可以没有，但括号不能省略。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(相同或赋值兼容)。实参与形参按顺序对应，一对一地传递数据。但应说明，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。,4.4 函数的调用,4.4.1 函数调用的一般形式,按函数在语句中的作用来分，可以有以下3种函数调用方式：,. 函数语句,把函数调用单独作为一个语句，并不要求函数带回一个值，只是要求函数完成一定的操作。如例4.1中的,printstar( )；,2.,函数表达式,函数出现在一个表达式中，这时要求函数带回一个确定的值以参加表达式的运算。如,c=2*max(a,b);,3.,函数参数,函数调用作为一个函数的实参。如,m=max(a,max(b,c); /max(b,c),是函数调用，其值作为外层,max,函数调用的一个实参,4.4.2 函数调用的方式,在一个函数中调用另一个函数（即被调用函数）需要具备哪些条件呢？,(1) 首先被调用的函数必须是已经存在的函数。,(2) 如果使用库函数，一般还应该在本文件开头用,include,命令将有关头文件“包含”到本文件中来。,(3) 如果使用用户自己定义的函数，而该函数与调用它的函数（即主调函数）在同一个程序单位中,且位置在主调函数之后，则必须在调用此函数之前对被调用的函数作声明。,所谓函数声明(,declare)，,就是在函数尚在未定义的情况下，事先将该函数的有关信息通知编译系统，以便使编译能正常进行。,4.4.3 对被调用函数的声明和函数原型,例4.3 对被调用的函数作声明。,#,include ,using namespace std;,int main( ),float add(float x,float y); /,对,add,函数作声明,float a,b,c;,coutab;,c=add(a,b);,coutsum=cendl;,return 0;,float add(float x,float y) /,定义,add,函数,float z;,z=x+y;,return (z);,运行情况如下：,please enter a,b：,123.68 456.45,sum=580.13,注意：对函数的定义和声明不是同一件事情。定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名、函数类型、形参及其类型、函数体等，它是一个完整的、独立的函数单位。而声明的作用则是把函数的名字、函数类型以及形参的个数、类型和顺序(注意，不包括函数体)通知编译系统，以便在对包含函数调用的语句进行编译时，据此对其进行对照检查（例如函数名是否正确，实参与形参的类型和个数是否一致）。,其实，在函数声明中也可以不写形参名，而只写形参的类型，如,float add(float，float);,这种函数声明称为函数原型(,function prototype)。,使用函数原型是,C,和,C+,的一个重要特点。它的作用主要是： 根据函数原型在程序编译阶段对调用函数的合法性进行全面检查。如果发现与函数原型不匹配的函数调用就报告编译出错。它属于语法错误。用户根据屏幕显示的出错信息很容易发现和纠正错误。,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)；,第(1)种形式是基本的形式。为了便于阅读程序，也允许在函数原型中加上参数名，就成了第(2)种形式。但编译系统并不检查参数名。因此参数名是什么都无所谓。上面程序中的声明也可以写成,float add(float a，float b); /,参数名不用,x、y，,而用,a、b,效果完全相同。,应当保证函数原型与函数首部写法上的一致，即函数类型、函数名、参数个数、参数类型和参数顺序必须相同。在函数调用时函数名、实参类型和实参个数应与函数原型一致。,说明：,(1) 前面已说明，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。因为编译系统已经事先知道了已定义的函数类型，会根据函数首部提供的信息对函数的调用作正确性检查。,有经验的程序编制人员一般都把,main,函数写在最前面，这样对整个程序的结构和作用一目了然，统览全局，然后再具体了解各函数的细节。此外，用函数原型来声明函数，还能减少编写程序时可能出现的错误。由于函数声明的位置与函数调用语句的位置比较近，因此在写程序时便于就近参照函数原型来书写函数调用，不易出错。所以应养成对所有用到的函数作声明的习惯。这是保证程序正确性和可读性的重要环节。,(2) 函数声明的位置可以在调用函数所在的函数中，也可以在函数之外。如果函数声明放在函数的外部，在所有函数定义之前，则在各个主调函数中不必对所调用的函数再作声明。例如：,char letter(char,char); /,本行和以下两行函数声明在所有函数之前且在函数外部,float f(float,float)； /,因而作用域是整个文件,int i(float, float)；,int main( ), /,在,main,函数中不必对它所调用的函数作声明,char letter(char c1,char c2) /,定义,letter,函数,float f(float x,float y) /,定义,f,函数,int i(float j，float k) /,定义,i,函数,如果一个函数被多个函数所调用，用这种方法比较好，不必在每个主调函数中重复声明。,调用函数时需要一定的时间和空间的开销。图4.5表示函数调用的过程：,图4.5,*4.5 内置函数,C+,提供一种提高效率的方法，即在编译时将所调用函数的代码直接嵌入到主调函数中，而不是将流程转出去。这种嵌入到主调函数中的函数称为内置函数(,inline function)，,又称内嵌函数。在有些书中把它译成内联函数。,指定内置函数的方法很简单，只需在函数首行的左端加一个关键字,inline,即可。,例4.4 函数指定为内置函数。,#,include ,using namespace std;,inline int max(int,int, int); /,声明函数，注意左端有,inline,int main( ),int i=10,j=20,k=30,m;,m=max(i,j,k);,coutmax=ma) a=b; /,求,a,b,c,中的最大者,if(ca) a=c;,return a;,由于在定义函数时指定它为内置函数，因此编译系统在遇到函数调用“,max(i,j,k)”,时，就用,max,函数体的代码代替“,max(i,j,k)”，,同时将实参代替形参。这样，程序第6行 “,m=max(i,j,k);”,就被置换成,if (ji) i=j;,if(ki) i=k;,m=i;,注意： 可以在声明函数和定义函数时同时写,inline，,也可以只在其中一处声明,inline，,效果相同，都能按内置函数处理。,使用内置函数可以节省运行时间，但却增加了目标程序的长度。因此一般只将规模很小(一般为5个语句以下)而使用频繁的函数(如定时采集数据的函数)声明为内置函数。,内置函数中不能包括复杂的控制语句，如循环语句和,switch,语句。,应当说明： 对函数作,inline,声明，只是程序设计者对编译系统提出的一个建议，也就是说它是建议性的，而不是指令性的。并非一经指定为,inline，,编译系统就必须这样做。编译系统会根据具体情况决定是否这样做。,归纳起来，只有那些规模较小而又被频繁调用的简单函数，才适合于声明为,inline,函数。,在编程时，有时我们要实现的是同一类的功能，只是有些细节不同。例如希望从3个数中找出其中的最大者，而每次求最大数时数据的类型不同，可能是3个整数、3个双精度数或3个长整数。程序设计者往往会分别设计出3个不同名的函数，其函数原型为：,int max1(int a，int b, int c); /,求3个整数中的最大者,double max2(double a，double b，double c); /,求3个双精度数中最大者,long max3(long a，long b，long c); /,求3个长整数中的最大者,C+,允许用同一函数名定义多个函数，这些函数的参数个数和参数类型不同。这就是函数的重载(,function overloading)。,即对一个函数名重新赋予它新的含义，使一个函数名可以多用。,*4.6 函数的重载,对上面求最大数的问题可以编写如下的,C+,程序。,例4.5 求3个数中最大的数（分别考虑整数、双精度数、长整数的情况）。,#,include ,using namespace std;,int main( ),int max(int a,int b,int c); /,函数声明,double max(double a,double b,double c); /,函数声明,long max(long a,long b,long c); /,函数声明,int i1,i2,i3,i;,cini1i2i3; /,输入3个整数,i=max(i1,i2,i3); /,求3个整数中的最大者,couti_max=id1d2d3; /,输入3个双精度数,d=max(d1,d2,d3); /,求3个双精度数中的最大者,coutd_max=dg1g2g3; /,输入3个长整数,g=max(g1,g2,g3); /,求3个长整数中的最大者,coutg_max=ga) a=b;,if(ca) a=c;,return a;,double max(double a,double b,double c) /,定义求3个双精度数中的最大者的函数,if(ba) a=b;,if(ca) a=c;,return a;,long max(long a,long b,long c) /,定义求3个长整数中的最大者的函数,if(ba) a=b;,if(ca) a=c;,return a;,运行情况如下：,185 -76 567 (输入3个整数),56.87 90.23 -3214.78 (输入3个实数),67854 -912456 673456 (输入3个长整数),i_max=567 （,输出3个整数的最大值）,d_max=90.23 （,输出3个双精度数的最大值）,g_max=673456 （,输出3个长整数的最大值）,上例3个,max,函数的函数体是相同的，其实重载函数并不要求函数体相同。重载函数除了允许参数类型不同以外，还允许参数的个数不同。,例4.6 编写一个程序，用来求两个整数或3个整数中的最大数。如果输入两个整数，程序就输出这两个整数中的最大数，如果输入3个整数，程序就输出这3个整数中的最大数。,#,include ,using namespace std;,int main( ),int max(int a,int b,int c); /,函数声明,int max(int a,int b); /,函数声明,int a=8,b=-12,c=27;,coutmax(a,b,c)=max(a,b,c)endl; /,输出3个整数中的最大者,coutmax(a,b)=max(a,b)a) a=b;,if(ca) a=c;,return a;,int max(int a,int b) /,此,max,函数的作用是求两个整数中的最大者,if(ab) return a;,else return b;,运行情况如下：,max(a,b,c)=27,max(a,b)=8,两次调用,max,函数的参数个数不同，系统就根据参数的个数找到与之匹配的函数并调用它。,参数的个数和类型可以都不同。但不能只有函数的类型不同而参数的个数和类型相同。例如：,int f(int); /,函数返回值为整型,long f(int); /,函数返回值为长整型,void f(int); /,函数无返回值,在函数调用时都是同一形式，如“,f(10)”。,编译系统无法判别应该调用哪一个函数。重载函数的参数个数、参数类型或参数顺序3者中必须至少有一种不同，函数返回值类型可以相同也可以不同。,在使用重载函数时，同名函数的功能应当相同或相近，不要用同一函数名去实现完全不相干的功能，虽然程序也能运行，但可读性不好，使人莫名其妙。,C+,提供了函数模板(,function template)。,所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，只需在模板中定义一次即可。在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实现了不同函数的功能。看下面的例子就清楚了。,例4.7 将例4.6程序改为通过函数模板来实现。,*4.7 函数模板,#,include ,using namespace std;,template /,模板声明，其中,T,为类型参数,T max(T a,T b,T c) /,定义一个通用函数，用,T,作虚拟的类型名,if(ba) a=b;,if(ca) a=c;,return a;,int main( ),int i1=185,i2=-76,i3=567,i;,double d1=56.87,d2=90.23,d3=-3214.78,d;,long g1=67854,g2=-912456,g3=673456,g;,i=max(i1,i2,i3); /,调用模板函数，此时,T,被,int,取代,d=max(d1,d2,d3); /,调用模板函数，此时,T,被,double,取代,g=max(g1,g2,g3); /,调用模板函数，此时,T,被,long,取代,couti_max=iendl;,coutf_max=fendl;,coutg_max=ga) a=b;,if(ca) a=c;,return a;,然后调用它。后面两行(14,15行)的情况类似。,类型参数可以不只一个，可以根据需要确定个数。如,template ,可以看到，用函数模板比函数重载更方便，程序更简洁。但应注意它只适用于函数的参数个数相同而类型不同，且函数体相同的情况，如果参数的个数不同，则不能用函数模板。,一般情况下，在函数调用时形参从实参那里取得值，因此实参的个数应与形参相同。有时多次调用同一函数时用同样的实参，,C+,提供简单的处理办法，给形参一个默认值，这样形参就不必一定要从实参取值了。如有一函数声明,float area(float r=6.5);,指定,r,的默认值为6.5，如果在调用此函数时，确认,r,的值为6.5，则可以不必给出实参的值，如,area( ); /,相当于,area(6.5);,如果不想使形参取此默认值，则通过实参另行给出。如,*4.8 有默认参数的函数,area(7.5); /,形参得到的值为7.5，而不是6.5,这种方法比较灵活，可以简化编程，提高运行效率。,如果有多个形参，可以使每个形参有一个默认值，也可以只对一部分形参指定默认值，另一部分形参不指定默认值。如有一个求圆柱体体积的函数，形参,h,代表圆柱体的高，,r,为圆柱体半径。函数原型如下：,float volume(float h,float r=12.5); /,只对形参,r,指定默认值12.5,函数调用可以采用以下形式：,volume(45.6); /,相当于,volume(45.6,12.5),volume(34.2,10.4) /h,的值为34.2，,r,的值为10.4,实参与形参的结合是从左至右顺序进行的。因此指定默认值的参数必须放在形参表列中的最右端，否则出错。例如：,void f1(float a，int b=0，int c，char d=a); /,不正确,void f2(float a，int c，int b=0, char d=a); /,正确,如果调用上面的,f2,函数，可以采取下面的形式：,f2(3.5, 5, 3, x) /,形参的值全部从实参得到,f2(3.5, 5, 3) /,最后一个形参的值取默认值,a,f2(3.5, 5) /,最后两个形参的值取默认值，,b=0,d=a,可以看到，在调用有默认参数的函数时，实参的个数可以与形参的个数不同，实参未给定的，从形参的默认值得到值。利用这一特性，可以使函数的使用更加灵活。例如例4.7求2个数或3个数中的最大数。也可以不用重载函数，而改用带有默认参数的函数。,例4.8 求2个或3个正整数中的最大数，用带有默认参数的函数实现。,#,include ,using namespace std;,int main( ),int max(int a, int b, int c=0);/,函数声明,形参,c,有默认值,int a,b,c;,cinabc;,coutmax(a,b,c)=max(a,b,c)endl; /,输出3个数中的最大者,coutmax(a,b)=max(a,b)a) a=b;,if(ca) a=c;,return a;,运行情况如下：,14 -56 135,max(a,b,c)=135,max(a,b)=14,在使用带有默认参数的函数时有两点要注意：,(1) 如果函数的定义在函数调用之前，则应在函数定义中给出默认值。如果函数的定义在函数调用之后，则在函数调用之前需要有函数声明，此时必须在函数声明中给出默认值，在函数定义时可以不给出默认值(如例4.8)。,(2) 一个函数不能既作为重载函数，又作为有默认参数的函数。因为当调用函数时如果少写一个参数，系统无法判定是利用重载函数还是利用默认参数的函数，出现二义性，系统无法执行。,C+,不允许对函数作嵌套定义，也就是说在一个函数中不能完整地包含另一个函数。在一个程序中每一个函数的定义都是互相平行和独立的。,虽然,C+,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。见图4.6。,图4.6,4.9 函数的嵌套调用,在程序中实现函数嵌套调用时，需要注意的是： 在调用函数之前，需要对每一个被调用的函数作声明(除非定义在前，调用在后)。,例4.9 用弦截法求方程,f(x)=x,3,-5x,2,+16x-80=0,的根。,这是一个数值求解问题，需要先分析用弦截法求根的算法。根据数学知识，可以列出以下的解题步骤：,(1) 取两个不同点,x,1,x,2,如果,f（x,1,）,和,f（x,2,）,符号相反,则(,x,1,x,2,),区间内必有一个根。如果,f（x,1,）,与,f(x,2,),同符号,则应改变,x,1,x,2,直到,f（x,1,）, f(x,2,),异号为止。注意,x,1,、x,2,的值不应差太大,以保证(,x,1,x,2,),区间内只有一个根。,(2) 连接(,x,1, f（x,1,)）,和(,x,2, f（x,2,）),两点,此线(即弦)交,x,轴于,x,见图4.7。,图4.7,x,点坐标可用下式求出：,x=x,1,f(x,2,)-x,2,f(x,1,),f(x,2,)-f(x,1,),再从,x,求出,f(x)。,(3),若,f(x),与,f（x,1,）,同符号,则根必在(,x, x,2,),区间内,此时将,x,作为新的,x,1,。,如果,f(x),与,f（x,2,）,同符号,则表示根在(,x,1,x),区间内,将,x,作为新的,x,2,。,(4),重复步骤 (2) 和 (3)， 直到 ,f(x),为止,为一个很小的正数, 例如10,-6,。此时认为,f(x)0。,这就是弦截法的算法，在程序中分别用以下几个函数来实现以上有关部分功能：,(1) 用函数,f(x),代表,x,的函数：,x,3,-5x,2,+16x-80。,(2),用函数,xpoint (x,1,x,2,),来求(,x,1,f(x,1,),和(,x,2,f(x,2,),的连线与,x,轴的交点,x,的坐标。,(3) 用函数,root(x,1,x,2,),来求(,x,1,x,2,),区间的那个实根。显然,执行,root,函数的过程中要用到,xpoint,函数,而执行,xpoint,函数的过程中要用到,f,函数。,根据以上算法，可以编写出下面的程序:,#,include ,#include ,#include ,using namespace std;,double f(double); /,函数声明,double xpoint(double, double); /,函数声明,double root(double, double); /,函数声明,int main( ), double x1,x2,f1,f2,x;,do,coutx1x2;,f1=f(x1);,f2=f(x2);, while(f1*f2=0);,x=root(x1,x2);,coutsetiosflags(iosfixed)setprecision(7);,/,指定输出7位小数,coutA root of equation is x0),y1=y;,x1=x;,else,x2=x;,while(fabs(y)=0.00001);,return x;,运行情况如下：,input x1,x2：,2.5 6.7,A root of equation is 5.0000000,对程序的说明：,(1) 在定义函数时，函数名为,f，xpoint,和,root,的3个函数是互相独立的，并不互相从属。这3个函数均定为双精度型。,(2) 3个函数的定义均出现在,main,函数之后，因此在,main,函数的前面对这3个函数作声明。,习惯上把本程序中用到的所有函数集中放在最前面声明。,(3) 程序从,main,函数开始执行。函数的嵌套调用见图4.8。,图4.8,(4) 在,root,函数中要用到求绝对值的函数,fabs，,它是对双精度数求绝对值的系统函数。它属于数学函数库，故在文件开头用#,include ,把有关的头文件包含进来。,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(,recursive),调用。,C+,允许函数的递归调用。例如：,int f(int x),int y,z;,z=f(y); /,在调用函数,f,的过程中，又要调用,f,函数,return (2*,);,以上是直接调用本函数，见图4.9。,图4.10表示的是间接调用本函数。在调用,f1,函数过程中要调用,f2,函数，而在调用,f2,函数过程中又要调用,f1,函数。,4.10 函数的递归调用,图4.9 图4.10,从图上可以看到，这两种递归调用都是无终止的自身调用。显然，程序中不应出现这种无终止的递归调用，而只应出现有限次数的、有终止的递归调用，这可以用,if,语句来控制，只有在某一条件成立时才继续执行递归调用，否则就不再继续。,包含递归调用的函数称为递归函数。,例4.10 有5个人坐在一起，问第5个人多少岁？他说比第4个人大两岁。问第4个人岁数，他说比第3个人大两岁。问第3个人，又说比第2个人大两岁。问第2个人，说比第1个人大两岁。最后问第1个人，他说是10岁。请问第5个人多大？,每一个人的年龄都比其前1个人的年龄大两岁。即,age(5)=age(4)+2,age(4)=age(3)+2,age(3)=age(2)+2,age(2)=age(1)+2,age(1)=10,可以用式子表述如下：,age(n)=10 (n=1),age(n)=age(n-1)+2 (n1),可以看到，当,n1,时，求第,n,个人的年龄的公式是相同的。因此可以用一个函数表示上述关系。图4.11表示求第5个人年龄的过程。,图4.11,可以写出以下,C+,程序，其中的,age,函数用来实现上述递归过程。,#,include ,using namespace std;,int age(int); /,函数声明,int main( ) /,主函数,coutage(5)1),有了例4.10的基础，很容易写出本题的程序：,#,include ,using namespace std;,long fac(int); /,函数声明,int main( ),int n; /n,为需要求阶乘的整数,long y; /y,为存放,n!,的变量,coutn; /,输入,n,y=fac(n); /,调用,fac,函数以求,n!,coutn!=yendl; /,输出,n!,的值,return 0;,long fac(int n) /,递归函数,long f;,if(n0),coutn0,data error!1,时，进行递归调用,return f; /,将,f,的值作为函数值返回,运行情况如下：,please input an integer：,10,10!=3628800,许多问题既可以用递归方法来处理，也可以用非递归方法来处理。在实现递归时，在时间和空间上的开销比较大，但符合人们的思路，程序容易理解。,在一个函数内部定义的变量是内部变量，它只在本函数范围内有效，也就是说只有在本函数内才能使用它们，在此函数以外是不能使用这些变量的。同样，在复合语句中定义的变量只在本复合语句范围内有效。这称为局部变量(,local variable)。,如,4.11 局部变量和全局变量,4.11.1 局部变量,float f1(int a),/函数,f1,int b,c; b、c,有效,a,有效,char f2(int x, int y),/函数,f2,int i,j; i、j,有效,x、y,有效,int main( ),/主函数,int m,n;,int p,q; p、q,在复合语句中有效,m、n,有效,说明：,(1) 主函数,main,中定义的变量(,m,n),也只在主函数中有效,不会因为在主函数中定义而在整个文件或程序中有效。主函数也不能使用其他函数中定义的变量。,(2) 不同函数中可以使用同名的变量,它们代表不同的对象,互不干扰。例如,在,f1,函数中定义了变量,b,和,c,倘若在,f2,函数中也定义变量,b,和,c,它们在内存中占不同的单元,不会混淆。,(3) 可以在一个函数内的复合语句中定义变量,这些变量只在本复合语句中有效,这种复合语句也称为分程序或程序块。,(4) 形式参数也是局部变量。例如,f1,函数中的形参,a,也只在,f1,函数中有效。其他函数不能调用。,(5) 在函数声明中出现的参数名，其作用范围只在本行的括号内。实际上，编译系统对函数声明中的变量名是忽略的，即使在调用函数时也没有为它们分配存储单元。例如,int max(int a,int b); /,函数声明中出现,a、b,int max(int x,int y) /,函数定义，形参是,x、y, coutxyendl; /,合法，,x、y,在函数体中有效,coutabendl; /,非法，,a、b,在函数体中无效,编译时认为,max,函数体中的,a,和,b,未经定义。,前面已介绍,程序的编译单位是源程序文件,一个源文件可以包含一个或若干个函数。在函数内定义的变量是局部变量,而在函数之外定义的变量是外部变量，称为全局变量(,global variable,也称全程变量)。全局变量的有效范围为从定义变量的位置开始到本源文件结束。如,4.11.2 全局变量,int p=1,q=5;/,全局变量全局变量,c1、c2,的作用范围,float f1(a)/,定义函数,f1,int a;,int b,c;,char c1,c2; /,全局变量全局变量,p、q,的作用范围,char f2 (int x, int y) /,定义函数,f2,int i,j;,main ( )/,主函数,int m,n;,p、q、c1、c2,都是全局变量，但它们的作用范围不同，在,main,函数和,f2,函数中可以使用全局变量,p、q、c1、c2，,但在函数,f1,中只能使用全局变量,p、q，,而不能使用,c1,和,c2。,在一个函数中既可以使用本函数中的局部变量，又可以使用有效的全局变量。,说明：,(1) 设全局变量的作用是增加函数间数据联系的渠道。,(2) 建议不在必要时不要使用全局变量，因为：, 全局变量在程序的全部执行过程中都占用存储单元，而不是仅在需要时才开辟单元。, 它使函数的通用性降低了，因为在执行函数时要受到外部变量的影响。如果将一个函数移到另一个文件中，还要将有关的外部变量及其值一起移过去。但若该外部变量与其他文件的变量同名，就会出现问题，降低了程序的可靠性和通用性。在程序设计中，在划分模块时要求模块的内聚性强、与其他模块的耦合性弱。即模块的功能要单一（不要把许多互不相干的功能放到一个模块中），与其他模块的相互影响要尽量少，而用全局变量是不符合这个原则的。,一般要求把程序中的函数做成一个封闭体，除了可以通过“实参形参”的渠道与外界发生联系外，没有其他渠道。这样的程序移植性好，可读性强。, 使用全局变量过多，会降低程序的清晰性。在各个函数执行时都可能改变全局变量的值，程序容易出错。因此