模块化程序设计.ppt

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1、2023/3/28,C语言程序设计,1,第三章 模块化程序设计,3.1 模块化程序设计思想3.2 函数的定义3.3 函数调用3.4 函数的原型与声明3.5 函数嵌套与递归,3.6 库函数的使用3.7 变量的作用域与存储类型3.8 指针与函数3.9 典型例题,2023/3/28,C语言程序设计,2,函数是C程序的基本单位，每一个函数模块用来实现一个特定的功能。,教学要求1理解函数的功能。2掌握函数定义的一般形式。3掌握函数的形参与实参的对应关系、参数传递方法及函数返回值的概念。4掌握函数调用的几种形式。5掌握函数嵌套调用的一般过程。6.掌握指针的定义、使用以及指针作为函数的参数。7.掌握返回指针

2、值的函数。8掌握局部变量与全局变量的概念及它们的使用特点。,函数：main(),getchar(),putchar(),printf(),scanf(),exp(),fabs(),sqrt(),gets(),puts(),strcpy(),strcmp(),strcat(),strupr(),strlwr(),strlen()等。,3.1 模块化程序设计的思想,例：从键盘中输入两个数，分别求出这两个数的最小公倍数和最大公约数。,考虑：在主函数中完成数据x,y的输入和结果的输出；求解最小公倍数和求解最大公约数分别有两个自定义函数实现。,2023/3/28,C语言程序设计,4,int gys(in

3、t x,int y),int gbs(int x,int y),#include void main()int a,b,m,n;printf(“input 2 numbers:n”);scanf(“%d,%d”,2023/3/28,C语言程序设计,5,结构化程序设计方法：自上向下、逐步分解、分而治之,必须有且只能有一个名为main的主函数C程序的执行总是从main函数开始，在main中结束函数不能嵌套定义,可以嵌套调用,2023/3/28,C语言程序设计,6,模块化程序设计的特点：（1）模块相对独立，功能单一。编写相对简单，可以独立编写调试。（2）可集体开发，缩短开发周期。不同的模块可以由不同

4、的人员开发，最终能够合成完整的程序。（3）开发出的模块，可在不同的应用程序中多次使用，减少重复劳动，提高开发效率。（4）测试、更新以模块为单位进行而不会影响其他模块。,函数分类从用户角度标准函数（库函数）：由系统提供用户自定义函数从函数形式无参函数有参函数,使用库函数（见教材附录D）应注意：1、函数功能2、函数参数的数目和顺序，及各参数意义和类型3、函数返回值意义和类型4、需要使用的包含文件,3.2 函数的定义,2023/3/28,C语言程序设计,8,1、函数定义的一般形式：函数名（）,当前函数返回主调函数的数据类型（即函数运行结果的数据类型）,编写方法与主函数的编写方法一样,2023/3/2

5、8,C语言程序设计,9,例3.1：计算整数x的y次方long power(int x,int y)int n;long p=1;for(n=1;n=y;n+)p=p*x;return(p);,函数类型,参数列表,返回值,void main()int a,b;long c;scanf(“%d%d”,2023/3/28,C语言程序设计,10,定义形式：void 函数名（）说明语句；语句；,例3.2 void print1()printf(“Welcome to China!n”);main()print1();print1();print1();,无返回值函数的调用,函数可以无参数,2、无参函数,

6、2023/3/28,C语言程序设计,11,3.3 函数调用3.3.1 函数调用的形式,函数语句：例 printstar();printf(“Hello,World!n”);函数表达式：例 m=max(a,b)*2;函数参数：例 printf(“%d”,max(a,b);m=max(a,max(b,c);,2023/3/28,C语言程序设计,12,例3.3：用函数实现两个数的数值交换,#include void swap(int a,int b)int t;t=a;a=b;b=t;printf(“result:x=%d y=%dn”,a,b);,void main()int x=10,y=5;p

7、rintf(“x=%d,y=%dn”,x,y);swap(x,y);,3.3.2 函数间的参数传递,2023/3/28,C语言程序设计,13,形参与实参形式参数：定义函数时函数名后面括号中的变量名实际参数：调用函数时函数名后面括号中的表达式,说明 实参必须有确定的值，可以是常量、变量、表达式、函数等；形参必须指定类型；形参与实参类型一致，个数相同；形参在函数被调用前不占内存;函数调用时为形参分配内存；调用结束，内存释放。,2023/3/28,C语言程序设计,14,参数传递方式值传递方式方式：函数调用时,为形参分配单元,并将实参的值复制到形参中；调用结束，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值

8、特点：形参与实参占用不同的内存单元单向传递，实参的值传给形参,2023/3/28,C语言程序设计,15,例3.4 比较两个数并输出大者,#include void main()int a,b,c;scanf(%d,%d,2023/3/28,C语言程序设计,16,上节回顾,函数的组成部分？如何确定函数的数据类型？函数调用的方法有哪几种？简述参数的“值传递方式”？,函数名（）,当前函数返回主调函数的数据类型（即函数运行结果的数据类型）,函数语句：例 printstar();printf(“Hello,World!n”);函数表达式：例 m=max(a,b)*2;函数参数：例 printf(“%d”

9、,max(a,b);m=max(a,max(b,c);,函数调用时,为形参分配单元,并将实参的值复制到形参中；调用结束，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值,例 3.5 计算x的立方,#include float cube(float x)return(x*x*x);void main()float a,product;printf(Please input value of a:);scanf(%f,x,1.2,1.2,1.728,2023/3/28,C语言程序设计,18,例3.6 从键盘中输入一个年份，判断该年是否是闰年。,#include void main()int year,st

10、;printf(“Input a year:n”);scanf(“%d”,int leap(int year)int st;if(year%4=0,函数调用,自定义函数,2023/3/28,C语言程序设计,19,5、函数定义的一般形式：函数名（）,当前函数返回主调函数的数据类型（即函数运行结果的数据类型）,编写方法与主函数的编写方法一样,6、函数声明的一般格式函数类型 函数名(形参类型 形参名,.),2023/3/28,C语言程序设计,20,3.3.3 函数的返回值,形式：return(表达式)；或 return 表达式;或 return;功能：使程序控制从被调用函数返回到调用函数中，同时把返

11、值带给调用函数说明：函数中可有多个return语句,一旦遇到一个return语句，就立即返回到主调函数。若无return语句，遇时，自动返回调用函数若函数类型与return语句中表达式值的类型不一致，按前者为准，自动转换-函数调用转换void型函数,int max(int x,int y)if(xy)return(x);return(y);void main()int a,b,c;scanf(“%d,%d”,2023/3/28,C语言程序设计,21,例3.7 函数返回值类型转换,#include int max(float x,float y)float z;z=xy?x:y;return(z

12、);void main()float a,b;int c;scanf(%f,%f,输入：23.0,66.0输出：66,2023/3/28,C语言程序设计,22,例3.8：从键盘中输入两个数，分别求出这两个数的最小公倍数和最大公约数。,int gys(int x,int y),int gbs(int x,int y),return(x*y/gys(x,y);,int s;s=x*y/gys(x,y);return(s);,int t,s;if(xy)t=x;x=y;y=t;while(s=y%x)!=0)y=x;x=s;return(x);,函数嵌套调用,2023/3/28,C语言程序设计,23

13、,一、一般形式：函数类型 函数名(形参类型 形参名,.)作用：告诉编译系统函数类型、参数个数及类型，以便检验,3.4 函数的原型与声明,函数声明中，由于编译系统不检查参数名，所以可以只写形参的数据类型，而不写形参名,2023/3/28,C语言程序设计,24,二、说明1、函数定义与函数声明不同。2、函数声明位置：程序的数据说明部分，（1）在主调函数中；（2）在所有函数的外部（推荐使用）。3、下列情况下，可不作函数声明（1）若函数返值是char或int型，系统自动按int型处理（2）被调用函数定义出现在主调函数之前 有些系统(如Borland C+)要求函数声明指出函数返值类型和形参类型，并且对v

14、oid 和 int 型函数也要进行函数声明,2023/3/28,C语言程序设计,25,例3.9 函数声明举例,2023/3/28,C语言程序设计,26,3.5 函数嵌套与递归,一、函数的嵌套调用C规定：函数定义不可嵌套，但可以嵌套调用函数,例 3.10 求三个数中最大数和最小数的差值,#include int dif(int x,int y,int z);int max(int x,int y,int z);int min(int x,int y,int z);void main()int a,b,c,d;scanf(%d%d%d,int dif(int x,int y,int z)retur

15、n max(x,y,z)-min(x,y,z);int max(int x,int y,int z)int r;r=xy?x:y;return(rz?r:z);int min(int x,int y,int z)int r;r=xy?x:y;return(rz?r:z);,二、拓扑算法递归,定义：函数直接或间接的调用自身叫函数的递归调用,int f(int x)int y,z;z=f(y);.return(2*z);,2023/3/28,C语言程序设计,29,例 3.11_1求n的阶乘(采用非递归算法),#include int fac(int n)int f,i;f=1;for(i=1;i=

16、n;i+)f=f*i;return(f);void main()int n,y;printf(Input a integer number:);scanf(%d,2023/3/28,C语言程序设计,30,分析一般来说，将n!描述成为：n!=1*2*3.*(n-1)*n但是，只要稍稍变换一下，就可以将其描述成为：n!=n*(n-1).3*2*1=n*（n-1）!这样，一个整数的阶乘就被描述成为一个规模较小的阶乘与一个数的积。同样，可以将（n-1）!描述成（n-1）*（n-2）!。依次类推。于是，一个问题就被描述成了一个较小规模的同样类型的问题了。,用递归的方法求n!,递归的终止条件,递归方式,4

17、!=4*(4-1)!,返回值6,返回值2,返回值1,3!=3*(3-1)!,2!=2*(2-1)!,1!=1,主调函数,返回值24,2023/3/28,C语言程序设计,32,例3.11_2 求n的阶乘(采用递归算法),#include int fac(int n)int f;if(n0)printf(n0,data error!);else if(n=0|n=1)f=1;else f=fac(n-1)*n;return(f);main()int n,y;printf(Input a integer number:);scanf(%d,2023/3/28,C语言程序设计,33,main函数,输入

18、m,y=fac(m),输出y,调用facmn,因 3!=0,1f=3*fac(3-1),返回f,调用facmn,返回f,返回f,因 2!=0,1f=2*fac(2-1),调用facmn,因1=1 f=1,结束,递归调用过程:,2023/3/28,C语言程序设计,34,main()fac(3)fac(2)fac(1)fac(3)*4 fac(2)*3 fac(1)*2 6 2 1,结果：24,2023/3/28,C语言程序设计,35,3.6 库函数的使用（自学）,使用库函数应注意：1、函数功能2、函数参数的数目和顺序，及各参数意义和类型3、函数返回值意义和类型4、需要使用的包含文件,见教材例附录

19、A,2023/3/28,C语言程序设计,36,上节回顾,1、函数嵌套调用：,main(),调用函数a,结束,a函数,b函数,调用函数b,函数b()函数a()函数b；main()函数a;,#include int fac(int n)int f;if(n1)f=-1;else if(n=1|n=2)f=1;else f=fac(n-2)+fac(n-1);return(f);void main()int n,y;printf(Input a integer number:);scanf(%d,2、函数递归调用：,int fac(int n)int f,f1=1,f2=1,i;if(n1)f=-1

20、;else if(n=1|n=2)f=1;else for(i=3;i=n;i+)f=f1+f2;f1=f2;f2=f;return f;,2023/3/28,C语言程序设计,38,3.7 变量的作用域与存储类型3.7.1变量的作用域,所谓变量的作用域是指该变量有效的区域。按照变量的作用域，将C语言的变量分为局部变量和全局变量。一、局部变量-内部变量 位于一对花括号之间的所有语句称为一个代码块（也称为复合语句）。定义：出现在代码块开始位置的变量。说明：局部变量的作用域仅限于定义它的代码块内main中定义的变量只在main中有效不同函数中同名变量，占不同内存单元形参属于局部变量可定义在复合语句中

21、,且只在该复合语句中有效的变量,2023/3/28,C语言程序设计,39,运行结果：main:a=3,b=4sub:a=6,b=7main:a=3,b=4,2023/3/28,C语言程序设计,40,运行结果：4 3 2 1temp=0,2023/3/28,C语言程序设计,41,定义：任何在所有代码块之外定义的变量。有效范围：从定义变量的位置开始到本源文件结束,应尽量少使用全局变量，因为：全局变量在程序全部执行过程中占用存储单元降低了函数的通用性、可靠性，可移植性降低程序清晰性，容易出错,注意：若全局变量与局部变量同名，则全局变量被屏蔽！,二、全局变量-外部变量,说明：全局变量的作用是增强函数之

22、间联系的渠道为便于区分全局与局部变量，将全局变量名的第一个字母大写,2023/3/28,C语言程序设计,42,3、局部变量和全局变量,main中定义的变量只在main中有效不同函数中同名变量，占不同内存单元形参属于局部变量可定义在复合语句中,且只在该复合语句中有效的变量,2023/3/28,C语言程序设计,43,#include float Max=0,Min=100;float average(int n)int i;float s,aver1,sum=0;for(i=1;iMax)Max=s;else if(sMin)Min=s;sum+=s;return(sum/n);void main

23、()int n;float aver2;scanf(“%d”,例3.14,2023/3/28,C语言程序设计,44,例3.15 全局变量定义与声明,#include int max(int x,int y)int z;z=xy?x:y;return(z);void main()printf(max=%d,max(a,b);int a=13,b=-8;,运行结果：max=13,#include int a=13,b=-8;int max()int z;z=ab?a:b;return(z);void main()printf(max=%d,max();,编译出错,2023/3/28,C语言程序设计

24、,45,#include int a=3,b=5;int max(int a,int b)int c;c=ab?a:b;return(c);void main()int a=8;printf(max=%d,max(a,b);,例 3.16 全局变量与局部变量重名时,运行结果：max=8,a,b为全局变量,a,b为局部变量,a为局部变量,2023/3/28,C语言程序设计,46,#include int i;void main()void prt();for(i=0;i5;i+)prt();void prt()for(i=0;i5;i+)printf(“*”);printf(“n”);,例3.1

25、7 全局变量副作用,运行结果：?,*,2023/3/28,C语言程序设计,47,3.7.2 变量的存储类型,变量的存储类型：存储变量值的内存类型。变量的存储类型决定变量何时创建、何时销毁及它的值将保持多久。分为：静态存储和动态存储两种类型,1、自动变量（auto变量）C语言中使用最广泛的一种类型。函数内凡是未加类型说明的变量均视为自动变量。,2023/3/28,C语言程序设计,48,例如：int x,y;等价于：auto int x,y;,说明：自动变量的作用域仅限于定义该变量的个体内。当程序执行到定义自动变量的代码块时，该自动变量才被创建，当程序的执行离开该代码块时，这些自动变量便自行销毁，

26、所以自动变量属于动态存储方式。函数的形式参数也是自动变量。,2023/3/28,C语言程序设计,49,2、寄存器变量（register变量）以前介绍的变量都存放在内存里。当一个变量频繁读写时，要反复访问内存，从而花费大量的存取时间。C语言提供另一种变量，即寄存器变量。存放在CPU中，使用时不访问内存，而直接从寄存器中读写。,2023/3/28,C语言程序设计,50,例如：register int x,y;,说明：寄存器变量属于动态存储方式，只有局部自动变量和形式参数才可以定义为寄存器变量。由于CPU中寄存器的个数是有限的，所以编译器可以忽略register关键字，当有太多的变量声明为regis

27、ter时，只有个别的变量会存储在寄存器中，其余的编译器会按普通自动变量处理。在变量的定义中，一般并不需要使用register关键字。,2023/3/28,C语言程序设计,51,3、静态static静态变量赋初值，只执行一次再次调用函数时保留上次函数调用结束时的值。,例如：编写一个函数实现值自增1。在主函数中循环调用三次该函数，并输出结果。,#include int add();void main()int i,result;for(i=1;i=3;i+)result=add();printf(%d,result);int add()auto int num=5;/自动局部变量num+;retu

28、rn num;,#include int add();void main()int i,result;for(i=1;i=3;i+)result=add();printf(%d,result);int add()static int num=5;/*静态局部变量*/num+;return num;,结果：6 6 6,结果：6 7 8,2023/3/28,C语言程序设计,52,说明：静态局部变量在函数内定义，始终占用内存空间，直到整个源程序退出时才释放。静态局部变量仅赋一次初值。静态局部变量虽然在整个源程序都存在，但是其作用域仍与自动变量相同，即只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后，

29、尽管该变量还继续存在，但不能使用它。静态局部变量若在声明时未赋初值，则系统自动初始化为0（对数值型变量）或0（对字符变量）。,2023/3/28,C语言程序设计,53,如果一个文件中的全局变量不允许其他文件的函数引用，则该变量要用static声明。或者说一个文件中的静态全局变量不允许其它文件中的函数引用。如果一个函数前用static声明，则这个函数不能被其他文件中的函数调用，称为内部函数或静态函数。,2023/3/28,C语言程序设计,54,4、外部声明extern外部变量是在函数的外部定义的全局变量。（1）如果想在定义之前的函数中引用全局变量，则在函数中用关键字extern声明。,#incl

30、ude void main()extern int a,b;printf(”%d”,max(a,b);int a=13,b=-8;,a,b的作用域扩展到整个main函数,（2）、如果一个C程序有多个源程序文件组成，则一个文件定义了全局变量，则另一个文件如果要引用它的全局变量，就要用extern作声明；,2023/3/28,C语言程序设计,56,（3）、如果一个函数前用extern声明，则这个函数可以被其他文件中的函数调用，称为外部函数。,2023/3/28,C语言程序设计,57,3.8 指针与函数3.8.1指针作为函数参数,值传递地址传递,指针变量就是存放变量地址的变量。变量的指针就是变量的地

31、址。,举例：int*p1,*p2，a;float*p3，b;,例3.3void swap(int a,int b)int t;t=a;a=b;b=t;printf(result:x=%d y=%dn,a,b);void main()int x=10,y=5;printf(x=%d,y=%dn,x,y);swap(x,y);,2023/3/28,C语言程序设计,58,指针变量作为函数的参数：,类型名 函数名（类型名*形式参数1，类型名*形式参数2，)说明部分；语句；,说明 参数的传递是值传递，单向的（从实参到形参）。那么如何理解通过指针作为参数可以改变主调函数中变量的值呢？形参得到实参的值即一个

32、地址，函数中可以通过形参引用该地址，从而可以改变该地址对应变量的值。,2023/3/28,C语言程序设计,59,#include main()int x=7,y=11;printf(x=%d,ty=%dn,x,y);printf(swapped:n);swap(x,y);printf(x=%d,ty=%dn,x,y);swap(int a,int b)int temp;temp=a;a=b;b=temp;,例3.18,2023/3/28,C语言程序设计,60,例3.18交换两个数的值,#include main()int x=7,y=11;printf(“Swapped:n);swap(x,y

33、);printf(x=%d,y=%dn,x,y);swap(int a,int b)int temp;temp=a;a=b;b=temp;,输出：,Swapped:x=7,y=11,#includevoid swap(int*px,int*py)int temp;temp=*px;*px=*py;*py=temp;main()int x=7,y=11,*p1,*p2;p1=,Swapped:x=11,y=7,例3.19 求三个数中的最大值和平均值用函数实现：,void mav(int a,int b,int c,int*p1,float*p2)*p1=a;if(*p1b)*p1=b;if(*p

34、1c)*p1=c;*p2=(a+b+c)/3.0;Return;main()int a,b,c,max,*p1;float ave,*p2;scanf(“%d%d%d”,Printf(“max=%d，ave=%f”，max，ave）；,主函数的变量：,12,5,7,子函数的变量：,&ave,&max,7,5,12,&ave,&max,a,c,b,a,p2,p1,c,b,p2,p1,ave,max,12,8.0,举例,2023/3/28,C语言程序设计,62,上节回顾,(1)指针变量(2)变量的指针(3)int a=4,*s;s=则，*s=?(4)值传递方式 vs 地址传递方式,就是存放变量地址

35、的变量。,就是变量的地址。,4,#includevoid swap(int*px,int*py)int temp;temp=*px;*px=*py;*py=temp;main()int x=7,y=11,*p1,*p2;p1=,2023/3/28,C语言程序设计,63,3.8.2 返回指针值的函数(自学),一般定义形式为：类型名*函数名（类型名*形式参数1，*类型名*形式参数2）例如：int*a(int x,int y);a是函数名，调用它以后能得到一个指向整型数据的指针（地址），x、y 是函数的形参，为整型。,返回指针值的函数:一个函数可以带回一个整数值、字符值等，也可以带回指针型的数据，即

36、地址。,2023/3/28,C语言程序设计,64,例3.12编写一个函数求某班级学生成绩的最高分、最低分和平均分,void func(int n,float*aver,float*max,float*min)int i;float s;for(i=1;i*max)*max=s;if(s*min)*min=s;*aver+=s;*aver/=n;,main()int n;float x=0;y=100;aver1=0;printf(“how many students:n”);scanf(“%d”,2023/3/28,C语言程序设计,65,float*func(int n,float*max,f

37、loat*min)int i;float s,*aver,sum=0;static float aver1;aver=,main()int n;float x=0;y=100;*p;printf(“how many students:n”);scanf(“%d”,比较,2023/3/28,C语言程序设计,66,3.8.3 函数的指针(自学),1、函数的指针:函数的入口地址 在程序执行过程中调用函数时,计算机会转去执行函数体内的语句,因此计算机必须知道函数在什么地方。实际上函数在内存中也要占据一片存储单元,这片存储单元的起始地址,我们称其为函数的入口地址,即函数的指针,这个函数的入口地址是用函数

38、名来表示。因此我们可以定义一个指针变量,让它的值等于函数的入口地址,然后可以通过这个指针变量来调用函数,该指针变量称为指向函数的指针变量,2023/3/28,C语言程序设计,67,2、定义格式:数据类型(*指针变量名)(形参表列);例：int(*pt)(int a,int n);说明:数据类型:指针变量所指向的函数的返回值类型 形参表列:即指针变量所指向的函数的形参表列 格式中的小括号不能省略,3、应用(1)让指针变量指向函数 pt=add;因为函数名为函数的入口地址,所以直接将函数名 赋给指针变量即可(2)使用指针变量调用函数 格式:(*指针变量名)(实参表列),例：设计一个函数proces

39、s，在主函数中输入a,b两个数，第一次调用process时返回a,b中的最大数，第二次调用process时返回a,b中的最小数，第三次调用时返回二者的和。,int max(int a,int b)int c;c=ab?a:b;return(c);int min(int a,int b)int c;c=ab?a:b;return(c);int add(int a,int b)int c;c=a+b;return(c);,int process(int a,int b,int(*fun)(int,int)int result;result=(*fun)(a,b);return(result);main()int x,y,m,n,l;scanf(“%d,%d”,2023/3/28,C语言程序设计,69,3.9 典型例题,图书借阅系统,void input(struct book b),Void output(struct book b),void borrow(struct book b,char name),void back(struct book b,char*name),教材上例题自学，课余时间完成每章课后练习题。,