自考《高級語言程序設(shè)計》知識點總結(jié)（六）

6.1  函數(shù)定義

在C程序設(shè)計中，將完成指定功能的C代碼定義成函數(shù)，變成邏輯上一個相對獨立的程序單位。函數(shù)定義需要指明函數(shù)返回值的類型、函數(shù)名、函數(shù)的形式參數(shù)（常簡稱形參）和函數(shù)體（包括說明和定義及語句序列）。函數(shù)定義的一般形式為

存儲類型說明符  數(shù)據(jù)類型說明符  函數(shù)名（形式參數(shù)表）

形式參數(shù)說明序列

{

說明和定義部分

執(zhí)行語句序列

}

存儲類型說明符或省缺，或為static.省缺表示一個全局函數(shù)，static表示一個靜態(tài)函數(shù)，只供同一源程序文件中的函數(shù)使用。

數(shù)據(jù)類型說明符用來指定函數(shù)返回值類型，可以是基本數(shù)據(jù)類型、某種指針類型、結(jié)構(gòu)類型等。但不可以是數(shù)組類型。特別當(dāng)函數(shù)不返回結(jié)果時，可用void明確指明函數(shù)不返回值。

數(shù)據(jù)類型說明符也可省缺，省缺被默認(rèn)為返回int型值。

函數(shù)名是一個標(biāo)識符。形式參數(shù)表是用遠號分隔的若干形式參數(shù)，用不同的標(biāo)識符指明各形式參數(shù)的名。形式參數(shù)說明序列用來說明各形式參數(shù)的數(shù)據(jù)類型，相同數(shù)據(jù)類型的形式參數(shù)可以一起說明?，F(xiàn)在編寫C程序的習(xí)慣是形式參數(shù)說明序列直接放在形式參數(shù)表中，即在形式參數(shù)說明表中順序列出各形式參數(shù)的數(shù)據(jù)類型和形式參數(shù)的名稱。如是這樣，一般形式的第一行全部內(nèi)容稱為函數(shù)頭，也稱為函數(shù)模型。

特別情況，函數(shù)可能不設(shè)形式參數(shù)，也就沒有形式參數(shù)表和形式參數(shù)說明序列。但函數(shù)名后的一對圓括號是不可以沒有的。

一對花括號括住的部分稱為函數(shù)體，函數(shù)體包括類型說明、變量定義和函數(shù)的執(zhí)行語句序列。在函數(shù)體內(nèi)可以有return語句終止函數(shù)的執(zhí)行。如函數(shù)有返回值類型，則return語句中一定要有表達式，作為函數(shù)調(diào)用的返回值。

6.2  函數(shù)調(diào)用

函數(shù)被定義以后，凡要實現(xiàn)函數(shù)功能的地方，就可簡單地通過函數(shù)調(diào)用來完成。按函數(shù)調(diào)用在程序中的作用，有兩種不同類型的應(yīng)用：

（1）函數(shù)調(diào)用只是利用函數(shù)所完成的功能。此時，將函數(shù)調(diào)用作為一個獨立的語句。其調(diào)用的一般形式為

函數(shù)名（實際參數(shù)表）；

這種應(yīng)用不要求或程序不利用函數(shù)的返回值。如程序中經(jīng)常調(diào)用格式輸入函數(shù)scanf（）和格式輸出函數(shù)printf（）等。

（2）函數(shù)調(diào)用是利用函數(shù)的返回值。其調(diào)用的一般形式為

函數(shù)名（實際參數(shù)表）

這種應(yīng)用是利用返回值繼續(xù)進行表達式的計算，或輸出函數(shù)返回值等。

函數(shù)調(diào)用時提供的實際參數(shù)按它們出現(xiàn)的順序與函數(shù)定義中的形式參數(shù)—一對應(yīng)，并要求實際參數(shù)類型與其對應(yīng)的形式參數(shù)類型相一致。一般情況下，函數(shù)調(diào)用應(yīng)為函數(shù)定義中的每個形式參數(shù)提供實際參數(shù)，當(dāng)有多個實際參數(shù)時，實際參數(shù)之間用逗號分隔。

函數(shù)調(diào)用的執(zhí)行過程描述如下：

（l）為函數(shù)的形式參數(shù)分配內(nèi)存空間；

（2）計算實際參數(shù)表達式的值，并將實際參數(shù)表達式的值賦給對應(yīng)的形式參數(shù)；

（3）為函數(shù)的局部變量分配內(nèi)存空間；

（4）執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)的語句序列；

（5）函數(shù)體執(zhí)行完成，或執(zhí)行了函數(shù)體內(nèi)的return語句（若return語句帶表達式，則計算出該表達式的值，并以此值作為函數(shù)的返回值）后，釋放為這次函數(shù)調(diào)用分配的全部內(nèi)存空間；

（6）將函數(shù)值（如果有）返回到函數(shù)調(diào)用處繼續(xù)執(zhí)行。

下面以簡單的程序例子說明函數(shù)調(diào)用的執(zhí)行過程。

「例6.l」函數(shù)調(diào)用時，由實際參數(shù)向函數(shù)形式參數(shù)傳遞值的示意程序。

# include stdio.h

double x，y，d；

double min（double a，double b）

{double temp；

temp＝a b？ b ：a；

return temp；

}

void main（）

{ printf（“Enter x， y.\n”）；

scanf（“%lf%lf”， x， y）；

d=min（x，y）；

printf（“MIN（%.3f，%.3f＝%.3f\n”， x， y，d）

}

以上示意程序的大致執(zhí)行過程如下：

首先執(zhí)行主函數(shù)的第一個語句，調(diào)用格式輸出函數(shù)輸出提示信息。接著調(diào)用格式輸入函數(shù)，等待用戶輸入數(shù)據(jù)。用戶看到程序輸出的提示信息，輸入數(shù)據(jù)，輸入的數(shù)據(jù)被格式輸入函數(shù)所接受，并將輸入數(shù)據(jù)譯成內(nèi)部形式后，存入變量X和y.接著執(zhí)行賦值語句，求右瑞表達式的值。該表達式以x和y的值為實際參數(shù)，調(diào)用函數(shù)main（）。對函數(shù)min（）的調(diào)用發(fā)生時，系統(tǒng)先保留好控制的返回點。在執(zhí)行被調(diào)用函數(shù)min（）之前，先為函數(shù)的形式參數(shù)a和b分配存儲單元，并以它們對應(yīng)的實際參數(shù)表達式的植給它們賦初值。接著為函數(shù)內(nèi)部的變量（稱為局部變量）分配存儲單元。之后才開始執(zhí)行被調(diào)用函數(shù)體中的語句。執(zhí)行完函數(shù)體的語句，或執(zhí)行了return語句，函數(shù)準(zhǔn)備返回。在返回之前先將形式參數(shù)和局部變量所占用的存儲單元全部釋放。函數(shù)返回時，將函數(shù)的返回值帶回調(diào)用處，從原先保留的控制返回點，繼續(xù)執(zhí)行，將函數(shù)調(diào)用的返回值存于變量d，輸出結(jié)果，結(jié)束程序。綜上所述，函數(shù)調(diào)用時，系統(tǒng)要做許多輔助工作，函數(shù)調(diào)用時發(fā)生的數(shù)據(jù)傳遞最主要的是實際參數(shù)向形式參數(shù)傳遞數(shù)據(jù)和函數(shù)的返回值傳遞給調(diào)用處。為正確編寫函數(shù)，實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用所希望的要求，需正確了解以下幾項內(nèi)容：

（1）當(dāng)函數(shù)執(zhí)行return語句或執(zhí)行完函數(shù)體的語句序列后，函數(shù)的這次調(diào)用就執(zhí)行結(jié)束，隨之將控制返回到函數(shù)調(diào)用處繼續(xù)執(zhí)行。

（2）函數(shù)的返回值是通過執(zhí)行return語句時，計算return之后的表達式值而獲得的。如果函數(shù)不提供返回值，則return語句不應(yīng)包含表達式。

（3）如果函數(shù)有返回值，則應(yīng)有確定的類型，并在函數(shù)定義時指明。同時，return語句的表達式類型應(yīng)與函數(shù)定義中指明的返回值類型相一致。

（4）為了明確指明函數(shù)不提供返回值，建議在函數(shù)定義時，在函數(shù)名之前寫上void.并在這樣的函數(shù)體內(nèi)，所有的return語句都不應(yīng)該帶表達式。

6.3  函數(shù)說明

C函數(shù)都是外部的，一般來說，任一函數(shù)都能被其它函數(shù)調(diào)用。而一個函數(shù)要調(diào)用另一個函數(shù)，應(yīng)知道被調(diào)用函數(shù)的一些有關(guān)如何正確調(diào)用的信息。調(diào)用函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)之間在程序正文中可能會存在以下幾種情況。

（l）調(diào)用同一程序文件中前面已定義的函數(shù)。

（2）調(diào)用處于同一程序文件后面定義的函數(shù)。

（3）調(diào)用別的程序文件中定義的函數(shù)。

對于第一種情況，因在函數(shù)調(diào)用處，被調(diào)用函數(shù)的詳細(xì)信息已被編譯程序所接受，在函數(shù)定義之后調(diào)用前面已定義的函數(shù)，能方便地檢查調(diào)用的正確性。對于后兩種情況，這時因被調(diào)用函數(shù)的信息還未被編譯程序所接受，不能檢查函數(shù)調(diào)用的正確性，所以在調(diào)用之前需對被調(diào)用函數(shù)有關(guān)調(diào)用的一些信息作出說明。如函數(shù)的返回值類型、函數(shù)名和函數(shù)有關(guān)形式參數(shù)的個數(shù)及其類型等。這樣的說明稱作函數(shù)說明。函數(shù)說明的一般形式為

存儲類型說明符 數(shù)據(jù)類型說明符 函數(shù)名（形式參數(shù)說明表）；

其中存儲類型說明符可以省缺，或?qū)懗蒭xtern.形式參數(shù)說明表可以為空，也可以順序列出各形式參數(shù)的類型，同樣也可以順序列出各形式參數(shù)的類型和形式參數(shù)的名。

6.4  函數(shù)調(diào)用中的數(shù)據(jù)傳遞方式

函數(shù)調(diào)用時，調(diào)用處與被調(diào)用函數(shù)之間會有數(shù)據(jù)傳遞發(fā)生。在C程序中，函數(shù)調(diào)用的數(shù)據(jù)傳遞方式有四種：實際參數(shù)的數(shù)據(jù)值傳遞給形式參數(shù)（值傳遞方式）、實際參數(shù)的指針值傳遞給形式參數(shù)（地址傳遞方式）、函數(shù)以返回值傳遞給調(diào)用環(huán)境（返回值方式）、調(diào)用環(huán)境與被調(diào)用函數(shù)共用全局變量（全局變量傳遞方式）。在地址傳遞方式中，實際參數(shù)可以是傳遞一般變量的指針、數(shù)組某元素的指針、字符串某字符指針等。

1.實際參數(shù)向形式參數(shù)傳遞非指針數(shù)據(jù)

調(diào)用帶形式參數(shù)的函數(shù)時，調(diào)用處將實際參數(shù)的值傳遞給被調(diào)用函數(shù)的形式參數(shù)。在此要特別說明以下幾點：

（ l）函數(shù)調(diào)用時實際參數(shù)為對應(yīng)的形式參數(shù)提供初值，實際參數(shù)表達式的值是在執(zhí)行函數(shù)體之前計算的，函數(shù)調(diào)用中的實際參數(shù)可以是常量、變量或是一般的表達式。

（2）C語言規(guī)定，實際參數(shù)表達式對形式參數(shù)的數(shù)據(jù)傳遞是“值傳遞”的，是單向傳遞。如實際參數(shù)也是變量，則實際參數(shù)變量與形式參數(shù)是不同的變量，實際參數(shù)變量的值傳給形式參數(shù)，而不能由形式參數(shù)直接傳回給實際參數(shù)。在函數(shù)執(zhí)行過程中，形式參數(shù)變量的值可能被改變，但這改變對原先與它對應(yīng)的實際參數(shù)變量沒有影響。

2.實際參數(shù)向形式參數(shù)傳遞指針

實際參數(shù)向形式參數(shù)傳遞變量的指針

函數(shù)可以設(shè)置指針類型的形式參數(shù)，調(diào)用帶指針類型形式參數(shù)的函數(shù)時，對應(yīng)指針形式參數(shù)的實際參數(shù)必須是相同類型的指針（如胡同類型的某變量的指針），指針形式參數(shù)變量從實際參數(shù)處得到某變量的指針。指針形式參數(shù)對于函數(shù)來說有特別的作用，它使函數(shù)得到了調(diào)用環(huán)境中某變量的地址，函數(shù)就可用這個地址間接訪問函數(shù)之外的變量。因此，指針類型形式參數(shù)為函數(shù)改變調(diào)用環(huán)境中的數(shù)據(jù)對象提供了手段。

如希望函數(shù)能通過形式參數(shù)改變?nèi)我庵付ㄗ兞康闹?，需要在三個方面協(xié)調(diào)一致：

（1）首先，函數(shù)應(yīng)設(shè)置指針類型的形式參數(shù)；

（2）其次，函數(shù)體必須通過指針形式參數(shù)間接訪問變量，或引用其值或修改其值；

（3）最后，調(diào)用函數(shù)時，要以欲改變值的變量的指針為實際參數(shù)調(diào)用函數(shù)。

實際參數(shù)向形式參數(shù)傳遞數(shù)組元素的指針

為了能使函數(shù)處理不同的成組變量，應(yīng)向形式參數(shù)傳遞數(shù)組元素的指針，最通常的情況是數(shù)組首元素的指針。由于數(shù)組名能代表數(shù)組首元素的指針，所以常用數(shù)組名實際參數(shù)給形式參數(shù)傳遞數(shù)組首元素的指針。例如，用于求數(shù)組前n個元素和的函數(shù)sun（），這個函數(shù)被正確地設(shè)置有兩個形式參數(shù)：一個形式參數(shù)是數(shù)組元素的指針；另一個整型的形式參數(shù)用于指定求和數(shù)組的元素個數(shù)。

「例6.2」求數(shù)組元素和的函數(shù)。

int sum（ int *a， int n）

{ int i， s；

for（s＝i＝0； i n； i++）

s＋＝a[i]；

return s；

}

利用函數(shù)sum（），如有以下變量定義：

int x[]＝ {1， 2， 3， 4， 5 }， i， j；

則語句

i＝sum（x，5）； j＝sum（ x[2]，3）；

printf（“i＝%d\n j＝%d\n”， i，j）；

將輸出：

i=15

j＝ 12

函數(shù)調(diào)用sum（x，5）將數(shù)組x的首元素地址（ x[0]）傳送給形式參數(shù)a；函數(shù)調(diào)用sum（ x[2]， 3）將數(shù)組x的元素x[2]的地址（ x[2]）傳送給形式參數(shù)a，而x[2]的地址就是數(shù)組元素段x[2]、x[3]、x[4] 的開始地址。

為了明確指明形式參數(shù)是數(shù)組元素的指針，形式參數(shù)的類型可以指定為數(shù)組類型的。如改寫后的函數(shù)sum（）定義如下：

int sum（int a[]， int n）

{int i，s；

for（s＝ i＝0； i n； i++）

s＋＝a[i] ；

return s；

}

對于數(shù)組類型的形式參數(shù)來說，函數(shù)被調(diào)用時，與它對應(yīng)的實在數(shù)組由多少個元素是不確定的，可能會對應(yīng)一個大數(shù)組，也可能會對應(yīng)一個小數(shù)組，甚至?xí)?yīng)數(shù)組中的某一段。所以在數(shù)組形式參數(shù)說明中，形式參數(shù)數(shù)組不必指定數(shù)組元素的個數(shù)。任何數(shù)組形式參數(shù)說明：

類型  形式參數(shù)名[ ]

都可改寫成：

類型  *形式參數(shù)名

函數(shù)形式參數(shù)也是函數(shù)的一種局部變量，指針形式參數(shù)就是函數(shù)的指針變量，函數(shù)sum（）的定義又可改寫成如下形式：

int sum（int *a， int n）

{ int s＝0；

for（； n——；）

s+=*a++；

return s；

}

實際參數(shù)向形式參數(shù)傳遞字符串某字符的指針

這種情況要求形式參數(shù)為字符指針的，對應(yīng)的實際參數(shù)是字符數(shù)組某個元素的指針，通常是字符串的首字符指針。由于字符率是用一維的字符數(shù)組來實現(xiàn)的，所以字符指針形式參數(shù)與指向數(shù)組元素指針形式參數(shù)有相同的使用方法。但因字符串的特殊性，在編寫字符串處理函數(shù)時還會有許多技巧。下面以字符串拷貝函數(shù)strcpy（）的實現(xiàn)為例說明字符指針形式參數(shù)的用法。

「例6.3」字符串拷貝函數(shù)strcpy（）。

該函數(shù)功能是將一個已知字符串的內(nèi)容復(fù)制到另一字符數(shù)組中?？截惡瘮?shù)設(shè)有兩個形式參數(shù)from，to.from為已知字符串的首字符指針，to為存儲復(fù)制字符串首字符指針。函數(shù)定義如下：

void strcpy（char *to， char *from，）

{

while（ *to++=*from++）；

}

3.調(diào)用環(huán)境與函數(shù)共用全局變量

為了減少函數(shù)的形式參數(shù)，或因若干函數(shù)必須共同對一組變量進行處理。可讓調(diào)用環(huán)境與被調(diào)用的函數(shù)共用一組變量。即在函數(shù)調(diào)用之前先給變量設(shè)置初值，函數(shù)對這些變量進行處理，并將處理結(jié)果留在全局變量中。由于這種使用方式函數(shù)之間相互影響太大，如程序有錯，就會很難修正。

6.5  返回指針的函數(shù)

函數(shù)也可以返回指向某種數(shù)據(jù)對象的指針值。定義（或說明）返回指針值函數(shù)的函數(shù)頭有以下形式：

類型說明符  * 函數(shù)名（形式參數(shù)表）

例如，函數(shù)說明：

int  *f（int，int）；

說明函數(shù)f（）返回指向int型數(shù)據(jù)的指針，該函數(shù)有兩個整型形式參數(shù)。

在函數(shù)名的兩側(cè)分別為* 運算符和（）運算符，而（）的優(yōu)先級高于*，函數(shù)名先與（）結(jié)合。函數(shù)名（）是函數(shù)的說明形式。在函數(shù)名之前的* ，表示此函數(shù)返回指針類型的值。

「例6.4」 編制在給定的字符串中找特定字符的第一次出現(xiàn)。若找到，返回指向字符串中該字符的指針；否則，返回NULL值。

設(shè)函數(shù)為search（），該函數(shù)有兩個形式參數(shù)，指向字符串首字符的指針和待尋找的字符。以下是函數(shù)search（）的定義：

char *search（char *s，char c）

{ while（*s *s！ ＝ c）

s++；

return *s？s：NULL；

}

6.6  函數(shù)遞歸調(diào)用

一個函數(shù)為完成它的復(fù)雜工作，可以調(diào)用其它別的函數(shù)。例如，從主函數(shù)出發(fā)，主函數(shù)調(diào)用函數(shù)A（） ，函數(shù)A（）又調(diào)用函數(shù)B（），函數(shù)B（）又調(diào)用函數(shù)C（），等等。這樣從主函數(shù)出發(fā)，形成一個長長的調(diào)用鏈，就是通常所說的函數(shù)嵌套調(diào)用。函數(shù)嵌套調(diào)用時，有一個重要的特征：先被調(diào)用的函數(shù)后返回。如這里所舉例子，待函數(shù)C（）完成計算返回后，B（）函數(shù)繼續(xù)計算（可能還要調(diào)用其它函數(shù)） ，待計算完成，返回到函數(shù)A（），函數(shù)A（）計算完成后，才返回到主函數(shù)。

當(dāng)函數(shù)調(diào)用鏈上的某兩個函數(shù)為同一個函數(shù)時，稱這種函數(shù)調(diào)用方式為遞歸調(diào)用。通過速歸調(diào)用方式完成其功能的函數(shù)稱為遞歸函數(shù)。許多問題的求解方法具有遞歸特征，用遞歸函數(shù)描述這種求解算法比較簡潔。計算n的階乘（n！）函數(shù)就是一個很好的例子。因

n！ ＝ l*2*3* …*n

按其定義用循環(huán)語句可以方便地實現(xiàn)，寫成函數(shù)見下例6.5.

「例6.5」用循環(huán)實現(xiàn)階乘計算的函數(shù)。

float fac（int n）

{float s；

int i；

for（s＝1.of，i＝l；i ＝n； i＋＋）

s*＝ l；

return s；

}

然而，把n！ 的定義改寫成以下遞歸定義形式

（l）n！=1， n ＝l；

（2）n?。?n*（n-1）！， n l.

根據(jù)這個定義形式可用遞歸函數(shù)描述如下例6.6.

「例6.6」 用遞歸實現(xiàn)階乘計算的函數(shù)。

float rfac（int n）

{

if（ n =1） return 1.0f；

return n*rfac（n－1） ；

}

以計算3！ 為例，說明遞歸函數(shù)被調(diào)用時的執(zhí)行過程。設(shè)有代碼m＝ rfac（3） 調(diào)用函數(shù)rfac（）。函數(shù)調(diào)用rfac（3） 的計算過程可大致敘述如下：

以函數(shù)調(diào)用rfac（3） 去調(diào)用函數(shù)rfac（） ；函數(shù)rfac（n＝3） 為計算3*2！ ，用rfac（2） 去調(diào)用函數(shù)rfac（）；函數(shù)rfac（n＝2） 為計算2*1！，用rfac（1）去調(diào)用函數(shù)rfac（）；函數(shù) rfac（n＝l） 計算1！ ，以結(jié)果1.0返回；返回到發(fā)出調(diào)用rfac（l） 處，繼續(xù)計算，得到2！ 的結(jié)果2.0返回；返回到發(fā)出調(diào)用rfac（2） 處，繼續(xù)計算得到3！ 的結(jié)果6.0返回。

遞歸計算n！ 有一個重要特征，為求n有關(guān)的解，化為求n－l的解，求n－1的解又化為求n－2的解，如此類推。特別地，對于1的解是可立即得到的。這是將大問題解化為小問題解的遞推過程。有了1的解以后，接著是一個回溯過程，逐步獲得2的解，3的解，……，直至n的解。

「例6.7」 用遞歸函數(shù)實現(xiàn)數(shù)組元素的求和計算。

要采用遞歸方法計算數(shù)組元素的和，可把數(shù)組元素的累計和等于當(dāng)前元素與數(shù)組其余元素的和，而對數(shù)組其余元素的和通過遞歸實現(xiàn)。下面的函數(shù)定義是這樣的解法之一。

int rsum（int *a， int n）

{

if（ n＝＝0） return 0；/*若數(shù)組沒有元素，則返回0*/

return *a＋rsum（a+l，n－1）；/*當(dāng)前元素與其余元素的和*/

}