第5章 C++函數(shù)與程序結(jié)構(gòu)

本章要點(diǎn)：

1、掌握函數(shù)的概念、定義和調(diào)用方法。

2、理解C++函數(shù)參數(shù)傳遞的方法：值傳遞和引用傳遞。掌握函數(shù)參數(shù)值傳遞的3、過程，并能夠靈活運(yùn)用。后面的章節(jié)中，將進(jìn)一步學(xué)習(xí)引用傳遞。

4、理解內(nèi)聯(lián)函數(shù)的概念、作用，會(huì)定義內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

5、理解函數(shù)重載的概念、作用，能夠熟練地定義和運(yùn)用重載的函數(shù)。

6、理解遞歸的概念，并能運(yùn)用遞歸的方法解決一些實(shí)際問題。

7、理解變量的作用域與生存期的概念，能夠理解全局變量、局部變量、靜態(tài)變量的概念和用法。

 

C++語言認(rèn)為函數(shù)是一個(gè)能完成某一獨(dú)立功能的子程序，也就是程序模塊。 函數(shù)就是對(duì)復(fù)雜問題的一種“自頂向下，逐步求精”思想的體現(xiàn)。編程者可以將一個(gè)大而復(fù)雜的程序分解為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立而且功能單一的小塊程序（函數(shù)）進(jìn)行編寫，并通過在各個(gè)函數(shù)之間進(jìn)行調(diào)用，來實(shí)現(xiàn)總體的功能。

 

5.1函數(shù)概述

5.1.1函數(shù)概述

使用函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）可讀性好；

（2）易于查錯(cuò)和修改；

（3）便于分工編寫，分階段調(diào)試；

（4）各個(gè)函數(shù)之間接口清晰，便于相互間交換信息和使用；

（5）節(jié)省程序代碼和存儲(chǔ)空間；

（6）減少用戶總的工作量；

（7）成為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)思想的重要工具；

（8）擴(kuò)充語言和計(jì)算機(jī)的原設(shè)計(jì)能力；

（9）便于驗(yàn)證程序正確性。

設(shè)計(jì)C++程序的過程，實(shí)際上就是編寫函數(shù)的過程，至少也要編寫一個(gè)main（）函數(shù)。執(zhí)行C++程序，也就是執(zhí)行相應(yīng)的main（）函數(shù)。即從main（）函數(shù)的第一個(gè)左花括號(hào)“{”開始，依次執(zhí)行后面的語句，直到最后一個(gè)右花括號(hào)“}”為止。

如果在執(zhí)行過程中遇到其他的函數(shù)，則調(diào)用其他函數(shù)。調(diào)用完后，返回到剛才調(diào)用函數(shù)的下一條語句繼續(xù)執(zhí)行。而其他函數(shù)也只有在執(zhí)行main（）函數(shù)的過程中被調(diào)用時(shí)才會(huì)執(zhí)行。

函數(shù)可以被一個(gè)函數(shù)調(diào)用，也可以調(diào)用另一個(gè)函數(shù)，它們之間可以存在著調(diào)用上的嵌套關(guān)系。但是，C++不允許函數(shù)的定義嵌套，即在函數(shù)定義中再定義一個(gè)函數(shù)是非法的。

C++函數(shù)是一個(gè)獨(dú)立完成某個(gè)功能的語句塊，函數(shù)與函數(shù)之間通過輸入和輸出來聯(lián)系。 

5.1.2函數(shù)的定義

在C++程序中調(diào)用函數(shù)之前，首先要對(duì)函數(shù)進(jìn)行定義。如果調(diào)用此函數(shù)在前，函數(shù)定義在后，就會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。

為了使函數(shù)的調(diào)用不受函數(shù)定義位置的影響，可以在調(diào)用函數(shù)前進(jìn)行函數(shù)的聲明。這樣，不管函數(shù)是在哪里定義的，只要在調(diào)用前進(jìn)行函數(shù)的聲明，就可以保證函數(shù)調(diào)用的合法性。

函數(shù)定義的一般形式如下：

返回類型 函數(shù)名（參數(shù)表列）　　

{　　　語句系列

return 合適類型數(shù)值

}

函數(shù)的定義包括以下幾個(gè)部分：

1． 函數(shù)名

2． 參數(shù)表列

3． 返回類型

4． 函數(shù)體

l        函數(shù)名： 一個(gè)符合C++語法要求的標(biāo)識(shí)符，定義函數(shù)名與定義變量名的規(guī)則是一樣的，但應(yīng)盡量避免用下劃線開頭，因?yàn)榫幾g器常常定義一些下劃線開頭的變量或函數(shù)。函數(shù)名應(yīng)盡可能反映函數(shù)的功能，它常常由幾個(gè)單詞組成。如VC中的按下鼠標(biāo)左鍵的響應(yīng)函數(shù)為：OnLButtonDown，這樣就較好的反映了函數(shù)的功能。

l        參數(shù)表列：0個(gè)或多個(gè)變量，用于向函數(shù)傳送數(shù)值或從函數(shù)帶回?cái)?shù)值，每一個(gè)參數(shù)都有自己的類型，它不同于變量定義，因?yàn)閹讉€(gè)變量可以定義在一起，例如quot;int i，j，k;"。如果參數(shù)表列中參數(shù)個(gè)數(shù)為0，我們稱之為無參函數(shù)，無參函數(shù)可以定義為：

　　　　"返回類型 函數(shù)名( ){…}"或"返回類型 函數(shù)名(void){…}"

l        返回類型：指定函數(shù)用return返回的函數(shù)值的類型，如果函數(shù)沒有返回值，返回類型應(yīng)為void。

l        函數(shù)體：花括號(hào)中的語句稱為函數(shù)體，一個(gè)函數(shù)的功能，通過函數(shù)體中的語句來完成。

例如： 函數(shù)dec求兩個(gè)數(shù)的差值。

         int dec(int x,int y)

         { return(x-y); }

例如： 函數(shù)out用于輸出兩個(gè)數(shù)的差值以及和值。   

     void out(int x,int y)   //用void表示無返回值

         { cout<<x-y;

            cout<<x+y;

         }

例如：

int max(int a,int b)

{   int t;

     if(a>b) t=a;

     else t=b;

     return t;    }

5.2   函數(shù)的定義與聲明

 

       在C++程序中調(diào)用函數(shù)之前，首先要對(duì)函數(shù)進(jìn)行定義。如果調(diào)用此函數(shù)在前，函數(shù)定義在后，就會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤。

       為了使函數(shù)的調(diào)用不受函數(shù)定義位置的影響，可以在調(diào)用函數(shù)前進(jìn)行函數(shù)的聲明。這樣，不管函數(shù)是在哪里定義的，只要在調(diào)用前進(jìn)行函數(shù)的聲明，就可以保證函數(shù)調(diào)用的合法性。

 

 

5.2.1   函數(shù)的定義

       C++中的每一個(gè)函數(shù)都是從四個(gè)方面來進(jìn)行定義：類型、函數(shù)名、形式參數(shù)表、函數(shù)體。

       定義一個(gè)函數(shù)的語法格式為：

      

類型 函數(shù)名（形式參數(shù)表）

     

{

     函數(shù)體；

     

}

例如：

int max(int a,int b)

{

   int t;

   if(a>b) t=a;

   else t=b;

   return t;

}

       類型就是該函數(shù)的類型，也就是該函數(shù)的返回值的類型，此類型可以是C++中除函數(shù)、數(shù)組類型之外的任何一個(gè)合法的數(shù)據(jù)類型，包括普通類型、指針類型和引用類型等。

       函數(shù)的返回值通常指明了該函數(shù)處理的結(jié)果，由函數(shù)體中的return語句給出。一個(gè)函數(shù)可以有返回值，也可以無返回值（稱為無返回值函數(shù)或無類型函數(shù)）。此時(shí)需要使用保留字void作為類型名，而且函數(shù)體中也不需要再寫return語句，或者return的后面什么也沒有。

       每個(gè)函數(shù)都有類型，如果在函數(shù)定義時(shí)沒有明確指定類型，則默認(rèn)類型為int。

       函數(shù)名是一個(gè)有效的C++標(biāo)識(shí)符，遵循一般的命名規(guī)則。在函數(shù)名后面必須跟一對(duì)小括號(hào)“（）”，用來將函數(shù)名與變量名或其他用戶自定義的標(biāo)識(shí)符區(qū)分開來。在小括號(hào)中可以沒有任何信息，也可以包含形式參數(shù)表。C++程序通過使用這個(gè)函數(shù)名和實(shí)參表可以調(diào)用該函數(shù)。

       主函數(shù)的名稱規(guī)定取編譯器默認(rèn)的名稱main（）。

       形式參數(shù)表又稱參數(shù)表，寫在函數(shù)名后面的一對(duì)圓括號(hào)內(nèi)。它可包含任意多個(gè)（含0個(gè)，即沒有）參數(shù)說明項(xiàng)，當(dāng)多于一個(gè)時(shí)其前后兩個(gè)參數(shù)說明項(xiàng)之間必須用逗號(hào)分開。

       每個(gè)參數(shù)說明項(xiàng)由一種已定義的數(shù)據(jù)類型和一個(gè)變量標(biāo)識(shí)符組成，該變量標(biāo)識(shí)符稱為該函數(shù)的形式參數(shù)，簡(jiǎn)稱形參，形參前面給出的數(shù)據(jù)類型稱為該形參的類型。每個(gè)形參的類型可以為任一種數(shù)據(jù)類型，包括普通類型、指針類型、數(shù)組類型、引用類型等。

       一個(gè)函數(shù)定義中的<參數(shù)表>可以被省略，表明該函數(shù)為無參函數(shù)，若<參數(shù)表>用void取代，則也表明是無參函數(shù)，若<參數(shù)表>不為空，同時(shí)又不是保留字void，則稱為帶參函數(shù)。

       <函數(shù)體>是一條復(fù)合語句，它以左花括號(hào)開始，到右花括號(hào)結(jié)束，中間為一條或若干條C++語句，用于實(shí)現(xiàn)函數(shù)執(zhí)行的功能。

       注意：在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)允許有一個(gè)或多個(gè)return語句，一旦執(zhí)行到其中某一個(gè)return語句時(shí)，return后面的語句就不再執(zhí)行，直接返回調(diào)用位置繼續(xù)向下執(zhí)行。

函數(shù)形參也可以在函數(shù)體外說明。如下例：

func1(int a, int b)

{

    …

}

也可寫成：

func1(a,b)

int a;

int b;

{

…

}

例5-1：給出以下程序的運(yùn)行結(jié)果。

#include "iostream.h"

int func(int n)

{if(n>0)

 return 1;

 else if(n==0)

 return 0;

 else return -1;

 }

 void main()

 {

 int n;

 cout<<"Please input n:"<<endl;

 cin>>n;

 cout<<"\nthe result:"<<func(n)<<endl;

 }此程序的運(yùn)行結(jié)果為：

Please input n:

2

 

the result:1

Please input n:

-2

 

the result:-1

       請(qǐng)注意：C++中不允許函數(shù)定義嵌套，即在函數(shù)定義中再定義一個(gè)函數(shù)是非法的。一個(gè)函數(shù)只能定義在別的函數(shù)的外部，函數(shù)定義之間都是平行的，互相獨(dú)立的。

       例如：下面的代碼在主函數(shù)中非法嵌套了一個(gè)f（）函數(shù)定義：

void main()

{

  void f()

  {

     //…

  }

}

5.3   函數(shù)原型

      

函數(shù)聲明也稱函數(shù)模型（或函數(shù)原型）。在主調(diào)函數(shù)中，如果要調(diào)用另一個(gè)函數(shù)，則須在本函數(shù)或本文件中的開頭將要被調(diào)用的函數(shù)事先作一聲明。聲明函數(shù)，就是告訴編譯器函數(shù)的返回類型、名稱和形參表構(gòu)成，以便編譯系統(tǒng)對(duì)函數(shù)的調(diào)用進(jìn)行檢查。

       函數(shù)聲明的一般格式為：

          

函數(shù)類型 函數(shù)名（形式參數(shù)表）；

      

除了需在函數(shù)聲明的末尾加上一個(gè)分號(hào)“；”之外，其他的內(nèi)容與函數(shù)定義中的第一行（稱函數(shù)頭）的內(nèi)容一樣。

例如：設(shè)有一函數(shù)的定義為：

 

double func1(double a, int b, float c)

{

     函數(shù)體

}

正確完整的函數(shù)聲明應(yīng)為：

 

double func1(double x, int y, float z);

                     //末尾要加上分號(hào)

也可以寫為如下形式：

 

double    func1(double,int,float);           

          //函數(shù)聲明中省略了形參名

或?qū)憺槿缦滦问剑?span lang="EN-US">

 

double func1(double a, int b, float c);  

      //函數(shù)聲明中的形參名與

函數(shù)定義中的形參名不同

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

不能寫為如下形式：

double func1(x,y,z);  //函數(shù)聲明中省略了形參類型

  或：

func1(double x, int y, float z);         

             //函數(shù)聲明中省略了函數(shù)類型

  或：

double func1(int y, float z, double x);  

               //函數(shù)聲明中形參順序調(diào)換了

5.4   函數(shù)的調(diào)用

 

 

5.4.1   函數(shù)調(diào)用的格式：

      

在C++中，除了主函數(shù)main由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用外，其他函數(shù)都是由主函數(shù)直接或間接調(diào)用的。函數(shù)調(diào)用的語法格式為：

           函數(shù)名 （實(shí)際參數(shù)表）；

       實(shí)參應(yīng)該與函數(shù)定義中的形參表中的形參一一對(duì)應(yīng)，即個(gè)數(shù)相等、次序一致且對(duì)應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)類型相同或相容 。每個(gè)實(shí)參是一個(gè)表達(dá)式，并且必須有確定的值。  

如：

g1(25)            //實(shí)參是一個(gè)整數(shù)

 

g2(x)             //實(shí)參是一個(gè)變量

 

g3(a,2*b+3)  //第一個(gè)為變量，第二個(gè)運(yùn)算表達(dá)式

 

g4(sin(x),’@’) //第一個(gè)為函數(shù)調(diào)用表達(dá)式，第二個(gè)為字符常量

g5(&d,*p,x/y-1) //分別為取地址運(yùn)算、間接訪問和一般運(yùn)算表達(dá)式

       常見的函數(shù)調(diào)用方式有下列兩種：

    方式一：將函數(shù)調(diào)用作為一條表達(dá)式語句使用，只要求函數(shù)完成一定的操作，而不使用其返回值。若函數(shù)調(diào)用帶有返回值，則這個(gè)值將會(huì)自動(dòng)丟失。例如：

           max(3,5);

方式二：對(duì)于具有返回值的函數(shù)來說，把函數(shù)調(diào)用語句看作語句一部分，使用函數(shù)的返回值參與相應(yīng)的運(yùn)算或執(zhí)行相應(yīng)的操作。例如：

           int a=max(3,5);

           int a=max(3,5)+1;

           cout<<max(3,5)<<endl;

           if(f1(a,b)) cout<<”true”<<endl;

           int a=2; a=max(max(a,3),5); 

5.4.2  函數(shù)調(diào)用機(jī)制

1.C++的函數(shù)調(diào)用過程，需要調(diào)用初始化和善后處理的環(huán)節(jié)。函數(shù)調(diào)用的整個(gè)過程就是?？臻g操作的過程。

2.函數(shù)的棧操作原理是一樣的，但具體的實(shí)現(xiàn)因編譯器不同而不同。

 

#include<iostream.h>

int max(int a,int b,int c)

{

  int t;

  t=a;

  if(b>t) t=b;

  if(c>t) t=c;

  return t;

}

void main()

{

  int x,y,z;

  cout<<"input x y z:"

      <<endl;

  cin>>x>>y>>z;

  int m=max(x,y,z);

  cout<<”The max is:”

      <<m

      <<endl;

}

5.4.3   函數(shù)調(diào)用的過程

      

當(dāng)調(diào)用一個(gè)函數(shù)時(shí)，整個(gè)調(diào)用過程分為三步進(jìn)行，第一步是參數(shù)傳遞，第二步是函數(shù)體執(zhí)行，第三步是返回，即返回到函數(shù)調(diào)用表達(dá)式的位置。

5.4.4   函數(shù)調(diào)用時(shí)的參數(shù)傳遞

       參數(shù)傳遞稱為“實(shí)虛結(jié)合”，即實(shí)參向形參傳遞信息，使形參具有確切地含義（即具有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間和初值）。這種傳遞又分為兩種不同的方式，一種是按值傳遞，另一種是地址傳遞或引用傳遞。

1.   按值傳遞

       以 按值傳遞方式進(jìn)行參數(shù)傳遞的過程為：首先計(jì)算出實(shí)參表達(dá)式的值，接著給對(duì)應(yīng)的形參變量分配一個(gè)存儲(chǔ)空間，該空間的大小等于該形參類型的長(zhǎng)度，然后把已求出 的實(shí)參表達(dá)式的值一一存入到為形參變量分配的存儲(chǔ)空間中，成為形參變量的初值，供被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行時(shí)使用。這種傳遞是把實(shí)參表達(dá)式的值傳送給對(duì)應(yīng)的形參變 量，故稱這種傳遞方式為“按值傳遞”。這種方式被調(diào)用函數(shù)本身不對(duì)實(shí)參進(jìn)行操作，也就是說，即使形參的值在函數(shù)中發(fā)生了變化，實(shí)參的值也完全不會(huì)受到影響，仍為調(diào)用前的值。

例5-3：按值傳遞。

 

#include "iostream.h"

void swap(int,int);

void main()

{

  int a=3,b=4;

  cout<<"a="<<a<<",b=“

     <<b<<endl;

  swap(a,b);

  cout<<"a="<<a<<",b="

      <<b <<endl;

}

void swap(int x,int y)

{

 int t=x;

 x=y;

 y=t;

}

 

此程序的運(yùn)行結(jié)果為：

a=3,b=4

a=3,b=4

2.   地址傳遞

       如 果在函數(shù)定義時(shí)將形參的類型說明成指針，對(duì)這樣的函數(shù)進(jìn)行調(diào)用時(shí)就需要指定地址值形式的實(shí)參。這時(shí)的參數(shù)傳遞方式即為地址傳遞方式。這種地址傳遞與上述的 按值傳遞不同，它把實(shí)參的存儲(chǔ)地址傳送給對(duì)應(yīng)的形參，從而使得形參指針和實(shí)參指針指向同一個(gè)地址。因此，被調(diào)用函數(shù)中對(duì)形參指針?biāo)赶虻牡刂分袃?nèi)容的任何 改變都會(huì)影響到實(shí)參。

例5-4：地址傳遞。

 

#include "iostream.h"

void swap(int *,int *);

void main()

{

 int a=3,b=4;

 cout<<"a="<<a<<",b=“

     <<b<<endl;

 swap(&a,&b);

 cout<<"a="<<a<<",b=“

     <<b<<endl;

}

void swap(int *x,int *y)

{

 int t=*x;

 *x=*y;

 *y=t;

}

 

此程序的運(yùn)行結(jié)果為：

a=3,b=4

a=4,b=3

3.   引用傳遞

       按 值傳遞方式容易理解，但形參值的改變不能對(duì)實(shí)參產(chǎn)生影響；地址傳遞方式雖然可以使得形參的改變對(duì)相應(yīng)的實(shí)參有效，但如果在函數(shù)中反復(fù)利用指針進(jìn)行間接訪 問，會(huì)使程序容易產(chǎn)生錯(cuò)誤且難以閱讀。如果以引用作為參數(shù)，則既可以使得對(duì)形參的任何操作都能改變相應(yīng)的實(shí)參的數(shù)據(jù)，又使函數(shù)調(diào)用顯得方便、自然。引用傳 遞方式是在函數(shù)定義時(shí)在形參前面加上引用運(yùn)算符“&”。

例5-5：引用傳遞。

 

#include "iostream.h"

void swap(int &,int &);

void main()

{

 int a=3,b=4;

 cout<<"a="<<a<<",b=“

     <<b<<endl;

 swap(a,b);

 cout<<"a="<<a<<",b=“

     <<b<<endl;

}

void swap(int &x,int &y)

{

 int t=x;

 x=y;

 y=t;

}

 

此程序的運(yùn)行結(jié)果為：

a=3,b=4

a=4,b=3

5.4.5   函數(shù)的嵌套調(diào)用

      

由前述可知，C++函數(shù)不能嵌套定義，即一個(gè)函數(shù)不能在另一個(gè)函數(shù)體中進(jìn)行定義。但在使用時(shí)，允許嵌套調(diào)用，即在調(diào)用一個(gè)函數(shù)的過程中又調(diào)用另一個(gè)函數(shù)。 例如：

func1(int a, float b)

   { float c;

     c=func2(b-1,b+1);

   }

int func2(float x, float y)

   {

     函數(shù)體

   }

func1和func2是分別獨(dú)立定義的函數(shù)，互不從屬。

5.4.6   函數(shù)的遞歸調(diào)用

      

一個(gè)函數(shù)直接或間接地調(diào)用自身，這種現(xiàn)象就是函數(shù)的遞歸調(diào)用。

       遞歸調(diào)用有兩種方式：直接遞歸調(diào)用和間接遞歸調(diào)用。直接遞歸調(diào)用即在一個(gè)函數(shù)中調(diào)用自身，間接遞歸調(diào)用即在一個(gè)函數(shù)中調(diào)用了其他函數(shù)，而在該其他函數(shù)中又調(diào)用了本函數(shù)。

       利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，可將一個(gè)復(fù)雜問題分解為一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單且可直接求解的子問題（“遞推”階段）；然后將這個(gè)子問題的結(jié)果逐層進(jìn)行回代求值，最終求得原來復(fù)雜問題的解（“回歸”階段）。  

例5-12：求n的階乘。（函數(shù)遞歸調(diào)用的例程。）

 

#include "iostream.h"

long f(int n)

{if(n<0)

 {cout<<“error!“

      <<endl;

  return(-1);}

 else if(n<=1)

        return(1);

      else

    return (n*f(n-1));

}

void main()

{long f(int n);

 int n;

 cout<<"input n:"

     <<endl;

 cin>>n;

 cout<<"n!="<<f(n)

     <<endl;

}

此程序的運(yùn)行結(jié)果為：

please input n:

5

n!=120

5.5變量的作用域與生存期

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5.1 局部變量與全局變量

1.程序的內(nèi)存區(qū)域。

  一個(gè)程序?qū)⒉僮飨到y(tǒng)分配給其運(yùn)行的內(nèi)存塊分為4個(gè)區(qū)域。

（1）代碼區(qū)，存放程序的代碼，即程序中各個(gè)函數(shù)中的代碼塊。

（2）全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，存放程序全局?jǐn)?shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)。

（3）堆區(qū)，存放程序的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

（4）棧區(qū)，存放程序的局部數(shù)據(jù)，即各個(gè)函數(shù)中的數(shù)據(jù)。

2.局部變量。

 在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部說明的變量是內(nèi)部變量，它只在該函數(shù)范圍內(nèi)有效。也就是說，只有在包含變量說明的函數(shù)內(nèi)部，才能使用被說明的變量，在此函數(shù)之外就不能使用這些變量了。所以內(nèi)部變量也稱“局部變量”。

 

P83           ch5_1.cpp

關(guān)于局部變量的作用域還要說明以下幾點(diǎn)：

1．主函數(shù)main()中定義的內(nèi)部變量，也只能在主函數(shù)中使用，其它函數(shù)不能使用。同時(shí)，主函數(shù)中也不能使用其它函數(shù)中定義的內(nèi)部變量。因?yàn)橹骱瘮?shù)也是一個(gè)函數(shù)，與其它函數(shù)是平行關(guān)系。這一點(diǎn)是與其它語言不同的，應(yīng)予以注意。

2．形參變量也是內(nèi)部變量，屬于被調(diào)用函數(shù)；實(shí)參變量，則是調(diào)用函數(shù)的內(nèi)部變量。

3．允許在不同的函數(shù)中使用相同的變量名，它們代表不同的對(duì)象，分配不同的單元，互不干擾，也不會(huì)發(fā)生混淆。

4．在復(fù)合語句中也可定義變量，其作用域只在復(fù)合語句范圍內(nèi)。

3.全局變量

(1)在函數(shù)外部定義的變量稱為外部變量。以此類推，在函數(shù)外部定義的數(shù)組就稱為外部數(shù)組。

(2)外部變量不屬于任何一個(gè)函數(shù)，其作用域是：從外部變量的定義位置開始，到本文件結(jié)束為止。

(3)外部變量可被作用域內(nèi)的所有函數(shù)直接引用，所以外部變量又稱全局變量。

例：輸入長(zhǎng)方體的長(zhǎng)（l）、寬（w）、高（h），求長(zhǎng)方體體積及正、側(cè)、頂三個(gè)面的面積。

int s1,s2,s3;

int vs(int a,int b,int c)

     {  int v;

        v=a*b*c;  s1=a*b;  s2=b*c;  s3=a*c;

        return  v;

     }

     main()

           {int v,l,w,h;

            clrscr();

            printf("\ninput length,width and height： ");

            scanf("%d%d%d",&l,&w,&h);

            v=vs(l,w,h);

           printf("v=%d    s1=%d    s2=%d    s3=%d\n",v,s1,s2,s3);

           getch();

          }                       

對(duì)于全局變量還有以下幾點(diǎn)說明：

（1）外部變量可加強(qiáng)函數(shù)模塊之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系，但又使這些函數(shù)依賴這些外部變量，因而使得這些函數(shù)的獨(dú)立性降低。

從模塊化程序設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來看這是不利的，因此不是非用不可時(shí)，不要使用外部變量。

（2）在同一源文件中，允許外部變量和內(nèi)部變量同名。在內(nèi)部變量的作用域內(nèi)，外部變量將被屏蔽而不起作用。

（3）外部變量的作用域是從定義點(diǎn)到本文件結(jié)束。如果定義點(diǎn)之前的函數(shù)需要引用這些外部變量時(shí)，需要在函數(shù)內(nèi)對(duì)被引用的外部變量進(jìn)行說明。外部變量說明的一般形式為：

extern  數(shù)據(jù)類型  外部變量[，外部變量2……]；

注意：外部變量的定義和外部變量的說明是兩回事。外部變量的定義，必須在所有的函數(shù)之外，且只能定義一次。而外部變量的說明，出現(xiàn)在要使用該外部變量的函數(shù)內(nèi)，而且可以出現(xiàn)多次。

5.5.2靜態(tài)局部變量

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.定義格式： static  數(shù)據(jù)類型  內(nèi)部變量表；

2.存儲(chǔ)特點(diǎn)

(1)靜態(tài)局部變量屬于靜態(tài)存儲(chǔ)。在程序執(zhí)行過程中，即使所在函數(shù)調(diào)用結(jié)束也不釋放。換句話說，在程序執(zhí)行期間，靜態(tài)內(nèi)部變量始終存在，但其它函數(shù)是不能引用它們的。

(2)定義但不初始化，則自動(dòng)賦以"０"（整型和實(shí)型）或'\0'（字符型）；且每次調(diào)用它們所在的函數(shù)時(shí)，不再重新賦初值，只是保留上次調(diào)用結(jié)束時(shí)的值！

(3)何時(shí)使用靜態(tài)局部變量

需要保留函數(shù)上一次調(diào)用結(jié)束時(shí)的值。

變量只被引用而不改變其值。

 

 

 

5.5.3  外部存儲(chǔ)類型

 

1.構(gòu)成一個(gè)程序的多個(gè)源文件之間，通過聲明數(shù)據(jù)或函數(shù)為外部的（extern）來進(jìn)行溝通。

 

2.所有函數(shù)聲明一般都放在源文件的開始位置。

 

3.帶extern的是變量聲明，不是變量定義。

 

 

5.5.4  靜態(tài)存儲(chǔ)類型

 

1.靜態(tài)全局變量

（1）在全局變量前加一個(gè)static，使該變量只在這個(gè)源文件中可用，稱之為全局靜態(tài)變量。全局靜態(tài)變量就是靜態(tài)全局變量。

 

（2）靜態(tài)全局變量對(duì)組成該程序的其他源文件是無效的。

2.靜態(tài)函數(shù)

函數(shù)的聲明和定義默認(rèn)情況下在整個(gè)程序中是extern的。有時(shí)候，你可能需要使某個(gè)函數(shù)只在一個(gè)源文件中有效，不能被其他源文件所用，這時(shí)在函數(shù)前面加上static。

5.5.5  生命期

 

 

 

 

 

1.靜態(tài)生命期

 這種生命期與程序的運(yùn)行期相同，只要程序一開始運(yùn)

行，這種生命期的變量就存在，當(dāng)程序結(jié)束時(shí)，其生

命期就結(jié)束。

2.局部生命期

 在函數(shù)內(nèi)部聲明的變量或者是塊中聲明的變量具有局

部生命期。

3.動(dòng)態(tài)生命期

 這種生命期由程序中特定的函數(shù)調(diào)用（malloc()和

free()）或操作符（new和delete）來創(chuàng)建和釋放。

隨機(jī)產(chǎn)生1~9之間的整數(shù)

 

 

#include<iostream.h>

#include<stdlib.h>

#include<iomanip.h>

#include<time.h>

void main()

{

srand(time(0));

for(int i=1;i<=10;i++)

{

cout<<setw(10)<<1+rand()%9;

if(i%5==0)

cout<<endl;

}

}

5.6  函數(shù)的作用域

 

 

5.6.1 作用域

1.局部作用域

 當(dāng)標(biāo)識(shí)符的聲明出現(xiàn)在由一對(duì)花括號(hào)所括起來的一段程序（塊）內(nèi)時(shí)，該標(biāo)識(shí)符的作用域從聲明點(diǎn)開始，到塊結(jié)束處為止，該作用域的范圍具有局部性。

2.函數(shù)作用域

 標(biāo)號(hào)是唯一具有函數(shù)作用域的標(biāo)識(shí)符。

3.函數(shù)原型作用域

函數(shù)原型聲明中所作的參數(shù)聲明在該作用域中。這個(gè)作用域開始于函數(shù)原型聲明的左括號(hào)，結(jié)束于函數(shù)聲明的右括號(hào)。

4.文件作用域

文件作用域是在所有函數(shù)定義之外說明的，其作用域從說明點(diǎn)開始，一直延伸到源文件結(jié)束。

 

5.6.2  可見性

 

可見性從另一角度表現(xiàn)標(biāo)識(shí)符的有效性，標(biāo)識(shí)符在某個(gè)位置可見，表示該標(biāo)識(shí)符可以被引用?？梢娦耘c作用域是一致的。作用域指的是標(biāo)識(shí)符有效的范圍，而可見性是分析在某一位置標(biāo)識(shí)符的有效性。

5.7  多文件結(jié)構(gòu)

 

5.7.1 頭文件

       每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫都有相應(yīng)的“頭文件”，頭文件中包含對(duì)應(yīng)庫中所有函數(shù)的函數(shù)原型和這些函數(shù)所需的各種數(shù)據(jù)類型和常量的定義。

        程序員也可以自己定義頭文件，自定義的頭文件應(yīng)以.h結(jié)尾。自定義的頭文件可以用#include來包含。

5.7.2  多文件結(jié)構(gòu)

 

 

大程序傾向于分成多個(gè)源文件，其理由為：

（1）避免重復(fù)編譯函數(shù)。

（2）使程序更加容量管理。

（3）把相關(guān)函數(shù)放到一特定源文件中。

 

5.7.3  編譯預(yù)處理

 

1.#include包含指令

（1）文件包含是指，一個(gè)源文件可以將另一個(gè)源文件的全部?jī)?nèi)容包含進(jìn)來。

（2）文件包含的格式

＃include  “包含文件名”  或 ＃include  <包含文件名>

兩種格式的區(qū)別僅在于：

①使用雙引號(hào)：系統(tǒng)首先到當(dāng)前目錄下查找被包含文件，如果沒找到，再到系統(tǒng)指定的“包含文件目錄”（由用戶在配置環(huán)境時(shí)設(shè)置）去查找。

②使用尖括號(hào)：直接到系統(tǒng)指定的“包含文件目錄”去查找。一般地說，使用雙引號(hào)比較保險(xiǎn)。

 

（3）文件包含的優(yōu)點(diǎn)

一個(gè)大 程序，通常分為多個(gè)模塊，并由多個(gè)程序員分別編程。有了文件包含處理功能，就可以將多個(gè)模塊共用的數(shù)據(jù)（如符號(hào)常量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）或函數(shù)，集中到一個(gè)單獨(dú)的 文件中。這樣，凡是要使用其中數(shù)據(jù)或調(diào)用其中函數(shù)的程序員，只要使用文件包含處理功能，將所需文件包含進(jìn)來即可，不必再重復(fù)定義它們，從而減少重復(fù)勞動(dòng)。

 

（4）說明

①編譯預(yù)處理時(shí)，預(yù)處理程序?qū)⒉檎抑付ǖ谋话募⑵鋸?fù)制到#include命令出現(xiàn)的位置上。

②常用在文件頭部的被包含文件，稱為“標(biāo)題文件”或“頭部文件”，常以“h”（head）作為后綴，簡(jiǎn)稱頭文件。在頭文件中，除可包含宏定義外，還可包含外部變量定義、結(jié)構(gòu)類型定義等。

③一條包含命令，只能指定一個(gè)被包含文件。如果要包含n個(gè)文件，則要用n條包含命令。

④文件包含可以嵌套，即被包含文件中又包含另一個(gè)文件。

 

2.#define宏定義指令

（1） #define最常用的方法是建立常量，但已被C++的const定義語句所代替。

（2） #define還可以定義帶參的宏，但也已被C++的inline內(nèi)嵌函數(shù)所代替。

（3） #define的一個(gè)有效的使用是在條件編譯指令中。

 

3.條件編譯指令

條件編譯可有效地提高程序的可移植性，并廣泛地應(yīng)用在商業(yè)軟件中，為一個(gè)程序提供各種不同的版本。

（1）一般格式

      ＃ifdef  標(biāo)識(shí)符

                程序段1；

       [＃else

                程序段2；]

       ＃endif

 

（2）功能：當(dāng)“標(biāo)識(shí)符”已經(jīng)被#define命令定義過，則編譯程序段1，否則編譯程序段2。

①在不同的系統(tǒng)中，一個(gè)int 型數(shù)據(jù)占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)可能是不同的。

②利用條件編譯，還可使同一源程序即適合于調(diào)試（進(jìn)行程序跟蹤、打印較多的狀態(tài)或錯(cuò)誤信息），又適合高效執(zhí)行要求。

 

（3）關(guān)于#ifndef ~ #endif命令

格式與#ifdef ~ #endif命令一樣，功能正好與之相反。

 

5.8   內(nèi)聯(lián)函數(shù)

 

內(nèi)聯(lián)擴(kuò)展（inline expansion）簡(jiǎn)稱為內(nèi)聯(lián)（inline），內(nèi)聯(lián)函數(shù)也稱為內(nèi)嵌函數(shù)。當(dāng)在一個(gè)函數(shù)的定義或聲明前加上關(guān)鍵字inline則就把該函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，它主要是解決程序的運(yùn)行效率。

       計(jì) 算機(jī)在執(zhí)行一般函數(shù)的調(diào)用時(shí)，無論該函數(shù)多么簡(jiǎn)單或復(fù)雜，都要經(jīng)過參數(shù)傳遞、執(zhí)行函數(shù)體和返回等操作，這些操作都需要一定的時(shí)間開銷。若把一個(gè)函數(shù)定義為 內(nèi)聯(lián)函數(shù)后，在程序編譯階段，編譯器就會(huì)把每次調(diào)用該函數(shù)的地方都直接替換為該函數(shù)體中的代碼，由此省去函數(shù)的調(diào)用及相應(yīng)的保存現(xiàn)場(chǎng)、參數(shù)傳遞和返回操 作，從而加快整個(gè)程序的執(zhí)行速度。

例5-6：

#include "iostream.h"

inline int abs(int x)

{

 return x<0?-x:x;

}

void main()

{

 int a,b=3,c,d=-4;

 a=abs(b);

 c=abs(d);

 cout<<"a="<<a<<",c="<<c<<endl;

}

此程序的運(yùn)行結(jié)果為：a=3,c=4

5.9  函數(shù)重載

 

函數(shù)重載又稱為函數(shù)的多態(tài)性，是指同一個(gè)函數(shù)名對(duì)應(yīng)著多個(gè)不同的函數(shù)。所謂“不同”是指這些函數(shù)的形參表必須互不相同，或者是形參的個(gè)數(shù)不同，或者是形參的類型不同，或者是兩者都不相同，否則將無法實(shí)現(xiàn)函數(shù)重載。例如，下面是合法的重載函數(shù)：

       int func1(int,int);

       int func1(int);

       double func1(int,long);

       double func1(long);

       重載函數(shù)的類型，即函數(shù)的返回類型可以相同，也可以不同。但如果僅僅是返回類型不同而函數(shù)名相同、形參表也相同，則是不合法的，編譯器會(huì)報(bào)“語法錯(cuò)誤”。如：

       int func1(int a, int b);

       double func1(int a, int b);

       除形參名外都相同的情況 ，編譯器不認(rèn)為是重載函數(shù) ，只認(rèn)為是對(duì)同一個(gè)函數(shù)原型的多次聲明 。

       在調(diào)用一個(gè)重載函數(shù)func1（）時(shí)，編譯器必須判斷函數(shù)名func1到底是指哪個(gè)函數(shù)。它是通過編譯器，根據(jù)實(shí)參的個(gè)數(shù)和類型對(duì)所有func1（）函數(shù)的形參一一進(jìn)行比較，從而調(diào)用一個(gè)最匹配的函數(shù)。

5.10   帶默認(rèn)形參值的函數(shù)

      

在C++語言中調(diào)用函數(shù)時(shí)，通常要為函數(shù)的每個(gè)形參給定對(duì)應(yīng)的實(shí)參。若沒有給出實(shí)參，則按指定的默認(rèn)值進(jìn)行工作。

       當(dāng)一個(gè)函數(shù)既有定義又有聲明時(shí)，形參的默認(rèn)值必須在聲明中指定，而不能放在定義中指定。只有當(dāng)函數(shù)沒有聲明時(shí)，才可以在函數(shù)定義中指定形參的默認(rèn)值。

       默認(rèn)值的定義必須遵守從右到左的順序，如果某個(gè)形參沒有默認(rèn)值，則它左邊的參數(shù)就不能有默認(rèn)值。

       如：

void func1(int a, double b=4.5, int c=3); //合法

void func1(int a=1, double b, int c=3);   //不合法

      

       在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，實(shí)參與形參按從左到右的順序進(jìn)行匹配，當(dāng)實(shí)參的數(shù)目少于形參時(shí)，如果對(duì)應(yīng)位置形參又沒有設(shè)定默認(rèn)值，就會(huì)產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤；如果設(shè)定了默認(rèn)值，編譯器將為那些沒有對(duì)應(yīng)實(shí)參的形參取默認(rèn)值。

注意：形參的默認(rèn)值可以是全局常量、全局變量、表達(dá)式、函數(shù)調(diào)用，但不能為局部變量。

       例如，下例不合法：

void func1()

{

  int k;

  void g(int x=k); //k為局部變量

}