2019-02-26 计算机二级C语言程序设计之函数

作者: NoelleMu | 来源:发表于2019-02-26 18:00 被阅读0次

参考资料：
《全国计算机等级考试二级教程——C语言程序设计》
《21天学通C语言》

库函数

函数是什么

函数是已命名的、执行专项任务的独立的C代码段，可选择是否调用它的程序返回一个值。

函数是已命名的。每个函数都有独一无二的函数名。在程序的其他部分使用函数名，可以执行该函数中的语句。这也称为调用函数，可以在函数中调用其他函数。
函数是独立的。函数可以独立执行任务，无需程序其他部分干预。
函数可以向调用它的程序返回一个值。程序调用函数时，会执行函数中的语句，如果需要的话，可以把特定信息传递给调用它们的程序。

调用C语言标准库函数时要求的include命令行

include命令行必须以#号开头，系统提供的文件以.h作为文件的后缀，文件名用一对双引号" "或一对尖括号<>括起来。

注意：include命令行不是C语句，因此不能在最后加分号。

标准库函数的调用

对库函数的一般调用形式为：

函数名（参数表）

在C语言中，库函数的调用可以以两种形式出现：

出现在表达式中。
作为独立的语句完成某种操作。

函数的定义和返回值

函数定义的语法

C语言函数定义的一般形式如下：

函数返回值的类型名 函数名 （类型名 形式参数1，类型名 形式参数2……）       //函数的首部，也称函数头
{
    说明部分        //函数体
    语句部分
}

函数名和形式参数都是由用户命名的标识符。在同一程序中，函数名必须唯一，形式参数名只要在同一函数中唯一即可，可以与其他函数中的变量同名。
C语言规定，不能在函数的内部定义函数。
若在函数的首部省略了函数返回值的类型名，则默认函数返回值为int类型。
除了返回值类型为int类型的函数外，函数必须先定义（或说明）后调用。
若函数只是用于完成某些操作，没有函数值返回，则必须把函数定义成void类型。

函数定义的例子：

double add (double a, double b)
{
    double s;
    s = a + b;
    return s;
}

分析：在此程序中，第一行称为函数的首部，其中add是函数名，是由用户定义的标识符。在它前面的double是类型名，用来说明函数返回值的类型（通常称为函数返回值的类型），函数值的类型可以是整型、实型、字符型、指针和结构类型。这个例子中的add是双精度型。

函数名后一对圆括号中是形式参数（简称形参）和类型说明表。在每个形参之前都要有类型名，各形参的定义之间用逗号隔开。

以上add函数首部之后的一对花括号之间的是函数体，在函数体中的语句用来完成函数的功能。这个例子的功能是求a和b的值。

函数体可以是空的，例如：

void dummy ()
{
}

定义的函数可以没有形参，函数体内也可以没有任何操作，但函数名后的一对圆括号不能省略。

main()也是一个函数。比较add函数和main函数，会发现它们的结构相同。printf()和scanf()等库函数和用户自定义的函数一样，也是有参数和返回值的函数。

函数的返回值

函数的返回值通过return语句返回，return语句的形式如下：

return 表达式;     或       return （表达式）;

也就是说，return语句中的表达式的值就是所求的函数值，此表达式的值的类型必须与函数首部所说明的类型一致。若不一致，则转换为函数值的类型。

当程序执行到return语句时，程序的流程就返回到调用该函数的地方（通常称为退出调用函数），并带回函数值。在同一个函数内，可以在多处出现return语句，但只有第一个被执行的return语句有效，也就是说return语句只可能执行一次。

return语句中也可能不含表达式，这时必须定义函数为void类型，它的作用只是使流程返回到调用函数，并没有确定的函数值。

函数体内也可以没有return语句，这时也必须定义函数为void类型，程序的流程就一直执行到函数末尾的“}”，然后返回调用函数，也没有确定的函数值带回。

这个程序中使用了多条return语句，并返回不同的值：

#include <stdio.h>
char last_init;
int room;

int room_assign(char last_init);

int main (void)
{
    puts("Enter the first initial of your last name: ");
    scanf("%c", &last_init);
    
    room = room_assign(last_init);
    
    printf("\nYou need to report to room %d.", room);
    
    return 0;
}

int room_assign(char li)
{
    //该if语句测试首字母是在A~M之间还是在N~Z之间
    //如果在A~M之间，则分配在1045房间，其余的分配在1055房间
    //||用于检查首字母的大小写
    
    if ((li >= 'a' && li <= 'm') || (li >= 'A' && li <= 'M'))
        return 1045;
    else
        return 1055;
}

输出1：

Enter the first initial of your last name:

You need to report to room 1045.

输出2：

Enter the first initial of your last name:

You need to report to room 1055.

函数的调用

函数的两种调用方式

函数的一般调用形式为：

函数名 （实际参数名）

实际参数（简称实参）的个数多于一个时，各实参之间用逗号隔开。

实参的个数必须与所调用函数中的形参相同，类型一一匹配。

若函数无实参，调用形式为：

函数名 （）

函数名后的圆括号不可少。

一般情况下，可用两种方式调用函数：

当所调用的函数用于求出某个值时，函数的调用可作为表达式出现在允许表达式出现的任何地方。例如对于前面举例的add函数，可以用以下语句求出3.0和4.0的值，然后赋给y（也可以出现在if语句中作为进行判断的表达式）：
```
y = add (3.0, 4.0);
```
C语言中的函数可以仅进行某些操作而不返回函数值，这时函数的调用可作为一条独立的语句，如：
```
dummy();
```

第一种方法仅适用于有返回值的函数。由于可以对这些函数求值（得到返回值），因此只要是可以使用C表达式的地方都可以使用这些函数。

例如，下面这条语句中，half_of()是printf()函数的实参：

printf("Half of %d is %d.", x, half_of(x));

下面这个例子在一个表达式中使用了多个函数：

y = half_of(x) + half_of(z);

函数调用时的语法要求

函数调用时有以下语法要求：

调用函数时，函数名必须与所调用的函数名完全一致。
实参的个数必须与形参的个数一致，且实参可以是表达式。如果类型不匹配，按照赋值兼容的规则进行转换。
C语言规定，函数必须先定义后调用。如果想在main函数中调用前面提到的add函数，在源程序中应把add函数放在main函数的前面。如果被调用的函数返回值为int或char类型，则被调用函数的定义也可以放在调用的位置之后。
C程序中，函数可以自己直接或间接调用自己，称为递归调用。

函数的递归调用

递归指的是在一个函数中直接或间接地调用自己。如果一个函数调用另一个函数，而后者又调用前者，将发生间接递归。C语言允许递归函数。

例如，递归可用于计算数的阶乘，计算方法如下：

x! = x * (x - 1) * (x - 2) * (x - 3) * …… * 2 * 1

还可以这样写：

x! = x * (x - 1)!

以下这个例子使用递归计算阶乘（注：程序中使用的是unsigned整型，因此输入的值最大为8,9的阶乘超过了unsigned的取值范围）：

//函数的递归示例
//计算数的阶乘

#include <stdio.h>
unsigned int f, x;
unsigned int factorial(unsigned int a);

int main (void)
{
    puts("Enter an integer value between 1 and 8: ");
    scanf("%d", &x);
    
    if (x > 8 || x < 1)
    {
        puts("Only values from 1 to 8 are acceptable!");
    }
    else
    {
        f = factorial(x);
        printf("%u factorial equals %u\n", x, f);
    }
    return 0;
}

unsigned int factorial (unsigned int a)
{
    if (a == 1)
        return 1;
    else
    {
        a *= factorial(a - 1);
        return a;
    }
}

输出：

Enter an integer value between 1 and 8:

6 factorial equals 720

函数的说明

函数说明的形式

对于返回值不是int类型的函数，若把定义放在调用之后，应该在调用之前对函数进行说明（或称为函数原型说明、函数原型），函数说明的一般形式如下：

类型名 函数名 （参数类型1，参数类型2，……）
类型名 函数名 （参数类型1 参数名1， 参数类型2 参数名2，……）

例如：

double add (double, double)
double add (double p, double q)

注意，第二种类型的参数名完全是虚设的，可以是任意的用户标识符。

函数说明语句中的类型名必须与函数返回值的类型一致。

函数说明可以是一条独立的语句，如：

double add (double, double);

也可以与普通变量一起出现在同一个类型定义语句中，如：

double x, y, add (double, double);

函数说明的位置

当在所说明函数的外部、被调用之前说明函数时，在对函数进行说明的语句后面所有位置上都可以对该函数进行调用。

函数说明也可以放在调用函数内的说明部分，如在main函数内部进行说明，则只能在main函数内部才能识别该函数。

调用函数和被调用函数之间的数据传递

C语言中，调用函数和被调用函数之间可以通过三种方式进行传递：

实参和形参之间进行数据传递。
通过return语句把函数值返回调用函数。
通过全局变量。

在C语言中，数据只能从实参单向传递给形参，称为“按值”传递。也就是说，当简单变量作为实参时，用户不可能在函数中改变对应实参的值。在调用函数时，形参值的变化不会影响对应的实参。

例如，以下程序师徒通过调用swap函数，把主函数中变量x和y中的数据进行交换。

#include <stdio.h>
void swap (int, int);   //函数说明语句
int main (void)
{
    int x = 10, y = 20;
    printf("(1) x = %d, y = %d\n", x, y);
    swap (x, y);
    printf("(4) x = %d, y = %d\n", x, y);
    return 0;
}
void swap (int a, int b)
{
    int t;
    printf("(2) a = %d, b = %d\n", a, b);
    t = a;
    a = b;
    b = t;
    printf("(3) a = %d, b = %d\n", a, b);
}

输出：

(1) x = 10, y = 20

(2) a = 10, b = 20

(3) a = 20, b = 10

(4) x = 10, y = 20

由于数据只能从实参单向传递给形参，形参数据变化不会影响对应实参，所以在本程序中，不能通过调用swap函数来交换主函数中的x和y的值。

函数的位置

就现在而言，应该把函数放在main()所在的源文件中，并位于main()的后面。

可以把用户自定义函数放在一个独立的源代码文件中，与main分离。在大型程序中或者要在多个程序中使用同一组函数时，经常会这样做。

内联函数

在C语言中可以创建一种特殊类型的函数——内联函数。内联函数通常都很短小。编译器会将函数代码拷贝进主函数里执行内联函数。待执行的代码段将会被放入主函数中，故称之为内联。

使用inline关键字可以将函数设置为内联。例如，下面的代码段声明了一个内联函数toInches():

inline int toInches (int Feet)
{
    return (Feet * 12);
}

程序举例

例1

编写函数isprime(int a)，用来判断自变量a是否为素数。若是素数，函数返回整数1，否则返回0。

#include <stdio.h>
int isprime (int);      //isprime函数的说明语句
int main (void)
{
    int x;
    printf("Enter a integer number:");
    scanf("%d", &x);        //从键盘输入一个整数
    if (isprime (x))
        printf("%d is prime\n", x);     //当返回值为1时，输出“是素数”
    else
        printf("%d is not prime", x);       //当返回值为0时，输出“不是素数”
}
int isprime (int a)     //定义isprime函数
{
    int i;
    for (i = 2; i <= a/2; i++)
        if (a % i == 0)     //a一旦能被某个数整除，即不是素数，返回0
            return 0;
    return 1;       //a不能被2到a/2之间任何一个数整除，返回1
}

例2

编写函数myupper(ch)，把ch中的小写字母转换成大写字母作为函数值返回，其他字符不变。主函数中不断输入字符，用字符@结束输入，同时不断输出结果。

按要求myupper函数的返回值应该是char类型，程序如下：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
char myupper (char ch)
{
    if (ch >= 'a' && ch <= 'z')
        ch = ch - 32;
        return ch;
}
int main (void)
{
    char c;
    while ((c = getchar()) != '@')
    {
        c = myupper (c);
        putchar(c);
    }
    return 0;
}