1、1,第六章 函數(shù),第六章 函數(shù),2,程序的模塊化：,主控模塊,模塊A,模塊B,模塊C,模塊B1,模塊B2,子程序（函數(shù)）,每個(gè)模塊用來實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能,3,【教學(xué)目的與要求】 理解函數(shù)的定義和調(diào)用、變量的作用域，掌握遞歸函數(shù)、函數(shù)模板和函數(shù)重載。 【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】 函數(shù)參數(shù)的傳遞機(jī)制，函數(shù)的遞歸調(diào)用，重載函數(shù)和函數(shù)模板的使用。 【教學(xué)方法】 講授與上機(jī)相結(jié)合。,4,第六章 函數(shù),6.1 函數(shù)的定義 6.2 函數(shù)的調(diào)用 6.3 變量的作用域 6.4 遞歸函數(shù) 6.5 函數(shù)重載 6.6 函數(shù)模板 6.7 函數(shù)指針,本章內(nèi)容,5,6.1.1 函數(shù)概念的引人,C+程序是函數(shù)的集合，函數(shù)是C+語言實(shí)

2、現(xiàn)模塊化的基本手段。,6.1 函數(shù)的定義,一個(gè)函數(shù)是使用花括號(hào)括起來的一個(gè)語句序列，用一個(gè)標(biāo)識(shí)符（函數(shù)名）來命名該語句序列。,6,6.1.2 函數(shù)的定義 數(shù)據(jù)類型名 函數(shù)名（形式參數(shù)表) 語句序列 ,int f ( int a, int b ) int sum; sum=a+b; return sum; ,return a+b;,7,1、函數(shù)首部（函數(shù)頭） （1）函數(shù)名：C+標(biāo)識(shí)符。 （2）數(shù)據(jù)類型名：函數(shù)返回值的類型， 可以是任何有效的類型。 注意：當(dāng)函數(shù)定義中沒有給出返回值類型時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為 int。 如果函數(shù)沒有返回值，則其返回值類型應(yīng)為 void。 （3）形式參數(shù)表：定義每個(gè)形參的類型

3、和參數(shù)名 。參數(shù)類型可以是任一種數(shù)據(jù)類型。無參函數(shù)：參數(shù)表用void或無參數(shù)。,6.1.3 函數(shù)定義的說明,int f ( int a, int b ),8,如：int f1( ) 或 int f1(void) int f2(int x,int *p) /p為int*型指針參數(shù) int f3(int 或 return 表達(dá)式; return ； / 函數(shù)沒有返回值 功能: (1) 計(jì)算表達(dá)式的值, 將表達(dá)式的值返回到調(diào)用位置，參 與相應(yīng)的運(yùn)算。 (2) 從被調(diào)用函數(shù)返回到主調(diào)函數(shù)。 注：函數(shù)體內(nèi)也可以無return。,3、返回語句,10,一個(gè)函數(shù)必須先定義和聲明后才能被調(diào)用，否則編譯器無法判斷

4、該函數(shù)調(diào)用的正確性。函數(shù)聲明通過使用一條函數(shù)原型語句實(shí)現(xiàn)。 格式: 數(shù)據(jù)類型名 函數(shù)名（形式參數(shù)表) ； 注意： 、函數(shù)原型語句和函數(shù)調(diào)用表達(dá)式必須出現(xiàn)在同一文件 中，且函數(shù)原型語句在調(diào)用之前出現(xiàn)。 、通常將函數(shù)原型語句定義在頭文件中。 、函數(shù)原型語句中允許參數(shù)表中只給出參數(shù)類型。 如：void fun(int,char);,4、函數(shù)原型語句,11,在函數(shù)調(diào)用中的每個(gè)數(shù)組參數(shù)實(shí)際上是指向元素類型的指針參數(shù)。 一維數(shù)組參數(shù)說明: 如：int b 等價(jià)于 * 如：int *b (b為數(shù)組名） 注1：定義一維數(shù)組參數(shù)時(shí)，不需要給出維的尺寸。,5、數(shù)組參數(shù),12,二維數(shù)組參數(shù)說明： 如：float a

5、 N 等價(jià)于 float (*a)N /指針參數(shù)說明 注2：第二維的尺寸必須給出，且必須是一個(gè)常量表達(dá)式。,注3、+語言編譯時(shí)只將實(shí)參數(shù)組的首地址傳給形參數(shù)組；這樣，形參數(shù)組和實(shí)參數(shù)組就共占同一段內(nèi)存單元，即表示同一個(gè)數(shù)組。因此，形參數(shù)組元素的變化等同于實(shí)參數(shù)組元素的變化；,注4、形參數(shù)組可以不指定大小，僅給出數(shù)組類型、數(shù)組名和一對(duì)方括號(hào)，另設(shè)一個(gè)參數(shù)傳遞數(shù)組的實(shí)際長度；,13,int sum ( int a, const int n ) int s=0; for ( int i=0; in; i+ ) s+=ai; void main() int b5=1,2,3,4,5; int m=su

6、m(b,5); / m=sum(b,3); coutmendl; ,14,只允許函數(shù)體訪問一個(gè)形參的值，不允許修改它的值，使用const修飾。 void output(const int a, const int n ) for( int i=0;in;i+) coutai; ,6、常量參數(shù),對(duì)參數(shù)表末尾的一個(gè)或連續(xù)若干個(gè)參數(shù)給出默認(rèn)值。當(dāng)調(diào)用時(shí)，若實(shí)參表中沒有對(duì)應(yīng)的實(shí)參，則形參采用默認(rèn)值。,7、默認(rèn)參數(shù),15,默認(rèn)參數(shù),#include int add(int x=5,int y=6) return x+y; void main() coutadd(10,20)endl; coutadd(1

7、0)endl;/采用預(yù)先給出的默認(rèn)形參值 coutadd()endl; 輸出結(jié)果為:,30 16 11,16,把一個(gè)函數(shù)聲明為內(nèi)聯(lián)函數(shù)后，在程序編譯階段系統(tǒng)就有可能把所有調(diào)用該函數(shù)的地方直接替換為該函數(shù)的執(zhí)行代碼。省去調(diào)用時(shí)的參數(shù)傳遞和返回操作。有助于提高效率。 如： inline int cube(int n) return n*n*n; ,8、內(nèi)聯(lián)函數(shù),幾點(diǎn)說明： 1）內(nèi)聯(lián)函數(shù)體內(nèi)一般不能有循環(huán)語句和switch語句； 2）內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義必須出現(xiàn)在第一次被調(diào)用之前；,17,6.2.1 函數(shù)的調(diào)用形式,函數(shù)名(實(shí)參表)-函數(shù)調(diào)用表達(dá)式 函數(shù)沒有返回值，函數(shù)調(diào)用可單獨(dú)作為一個(gè)語句； 函數(shù)有返回

8、值，函數(shù)調(diào)用常作為一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)使用。 實(shí)參與形參應(yīng)：個(gè)數(shù)相同、類型一值（兼容）。,6. 2 函數(shù)的調(diào)用,f1() ; /單獨(dú)語句，若有返回值則丟棄 y=f2(x+5, (2)為被調(diào)用函數(shù)的局部變量分配存儲(chǔ)區(qū); (3)將控制轉(zhuǎn)移到被調(diào)用函數(shù)的入口. 被調(diào)用函數(shù)返回調(diào)用函數(shù)之前,系統(tǒng)也完成三件事: (1)保存被調(diào)函數(shù)的計(jì)算結(jié)果; (2)釋放被調(diào)函數(shù)的數(shù)據(jù)區(qū); (3)依照被調(diào)用函數(shù)保存的返回地址將控制轉(zhuǎn)移到調(diào)用函數(shù).,19,調(diào)用過程：,注1、在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用前，函數(shù)的形參并不占有內(nèi)存單元；只有在函數(shù)被調(diào)用時(shí)，其形參才被分配內(nèi)存單元，并在調(diào)用結(jié)束后釋放形參所占的內(nèi)存單元。,注2、形參只能是變量，而實(shí)參可以

9、是常量、變量或表達(dá)式，但要求它們有確定的值。調(diào)用時(shí)將實(shí)參的值賦給形參。,20,6.2.3 函數(shù)的參數(shù)傳遞,參數(shù)傳遞稱實(shí)虛結(jié)合，即實(shí)參向形參傳遞信息，使形參具有確切的含義（即具有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間和初值）。 在C+中，參數(shù)傳遞有三種形式：,值參數(shù)（按值傳遞、傳值調(diào)用） 指針參數(shù) 引用參數(shù),21,1、按值傳遞（傳值調(diào)用） 把實(shí)參表達(dá)式的值傳送給對(duì)應(yīng)的形參變量。形參中存放的是實(shí)參的副本，在函數(shù)體中對(duì)形參的操作與相應(yīng)的實(shí)參無關(guān)。在內(nèi)存中，實(shí)參單元與形參單元是不同的單元。,優(yōu)點(diǎn)：被調(diào)用函數(shù)不能直接訪問和修改調(diào)用者的數(shù)據(jù)，所 以安全性強(qiáng)。,缺點(diǎn)：如果傳遞較大的數(shù)據(jù)項(xiàng)目，則復(fù)制這個(gè)數(shù)據(jù)可能要 占用相當(dāng)長的執(zhí)行時(shí)

10、間，對(duì)性能不利。,22,例如:,10,20,10,20,x,y,a,b,void f1( int a, int b) a=a+10; b=b+20; couta bendl; ,void main() int x=10,y=20; f1(x, y); coutx yendl; ,20,40,23,2、指針參數(shù) ：把實(shí)參的地址傳送給對(duì)應(yīng)的形參變量。在函數(shù)體中使用間接訪問運(yùn)算符（*）形成實(shí)參的別名，并可用其修改調(diào)用者的數(shù)據(jù)。,void f2( int *a, int *b) *a=*a+10; *b=*b+20; cout*a *bendl; ,void main() int x=10,y=20;

11、 f2( ,x,y,10,20,a,b, f3(x, y); coutx yendl; ,x,y,10,20,a,b,20,40,25,優(yōu)點(diǎn)：對(duì)性能有利，因?yàn)樗藦?fù)制大量數(shù)據(jù)的開銷。 缺點(diǎn)：安全性較差。 4、說明： (1)如果在函數(shù)體中不能修改實(shí)參的值（傳遞的值），則這個(gè)參數(shù)應(yīng)聲明為常量參數(shù)以避免被意外修改; (2)按值調(diào)用時(shí)，只能返回一個(gè)值，要想返回多個(gè)值，就要使用指針參數(shù)或引用參數(shù); (3)為了獲得程序的清晰性和高性能，通常： 不可修改的小參數(shù)按值調(diào)用傳遞 不可修改的大參數(shù)用常量引用參數(shù)傳遞 可以修改的參數(shù)用指針參數(shù)傳遞,26,1、傳值調(diào)用 #include void fun(int

12、a, int b) int temp; temp=a; a=b; b=temp; cout“a=“a“ b=“bendl; void main() int a=5, b=6; fun(a, b); cout“a=“a“ b=“bendl; 運(yùn)行結(jié)果：,例1：從鍵盤輸入兩個(gè)整數(shù)，交換次序后輸出。,a=6 b=5 a=5 b=6,27,將函數(shù)定義寫成以下形式，主函數(shù)不變。 void fun(int 運(yùn)行結(jié)果：,* 從上一個(gè)例子可以看出：值調(diào)用時(shí)參數(shù)是單向傳遞，那么如何通過函數(shù)調(diào)用來改變實(shí)參的狀態(tài)呢？,a=6 b=5 a=6 b=5,2、引用調(diào)用,28,3. 用指針變量作為函數(shù)參數(shù),viod fun

13、(int *a,int *b) int temp ; temp=*a; *a=*b; *b=temp; cout“a=“*a“ b=“*bendl; void main() int a=5; b=6; fun( 運(yùn)行結(jié)果：,a=6 b=5 a=6 b=5,*temp,a,a,b,b,29,Summary : 1、函數(shù)參數(shù)傳遞中: 傳值方式和傳址方式的區(qū)別 值傳遞： 引用傳遞：使用別名，共享存儲(chǔ)空間（直接訪問） 2、引用定義的“ int xk3(int a, int n); /原型說明 void main() int bN=1, 7, 2, 6, 4, 5, 3, -2; int m1=xk3(

14、b, 8); /調(diào)用函數(shù),b的首地址傳給a,長度8傳給n. int m2=xk3( ,注：數(shù)組的調(diào)用是傳址調(diào)用，函數(shù)體對(duì)數(shù)組a的操作實(shí)際是對(duì)數(shù)組b的操作。,32,程序6-5：(li6-5.cpp)P162頁 函數(shù)xk6將sp所指向字符串，去掉重復(fù)字符后拷貝到dp所指向的字符數(shù)組中,char* xk6(char *sp,char* dp) if (*sp=0) *dp=0; return dp; int i=0, j; for (char* p=sp; *p; p+) for (j=0; j=i) dpi+=*p; /若dp數(shù)組的前i個(gè)元素均不 /等于*p，則把*p寫入dpi元素中 dpi=0;

15、 return dp; ,運(yùn)行：P162,33,程序6-6： (li6-6.cpp)P162頁 運(yùn)行：,int* xk7(int * /*a2=49 xp指向的是在執(zhí)行xk7函數(shù)時(shí)動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象*a1.（即xp與a1指向同一個(gè)單元）。 ip指向的是在執(zhí)行xk7函數(shù)時(shí)動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象*a2. 在xk7函數(shù)中對(duì)a2的訪問與yp無關(guān)。,34,x,y,10,25,xp,yp, 則 a 只能在 file1 中使用，不能在 file2 中使用,注：定義文件作用域變量時(shí)，若未初始化，編譯時(shí)默認(rèn)為0。,38,例：,#include int p=1, q=5; float f1(int a) int b, c;

16、char c1, c2; char f2(int x, int y) int i, j; . main( ) int m,n; ,全局變量p、q的作用域,全局變量c1、c2的作用域,39,4、塊作用域： （1）塊：是包含聲明的復(fù)合語句，如函數(shù)體 （2）在塊內(nèi)聲明的變量具有塊作用域，其作用域范圍從定義 點(diǎn)開始，直到該塊結(jié)束。 （3）具有塊作用域的變量稱局部變量。函數(shù)的形參 若未初始化，則其值不確定。 （4）靜態(tài)局部變量：用static保留字聲明的局部變量， 初始化默認(rèn)值為0。其存儲(chǔ)空間只分配一次。,3、函數(shù)作用域：專指語句標(biāo)號(hào)，供goto語句用,40,1、作用域和生存期是兩個(gè)不同的概念 全局變量

17、、文件域變量、靜態(tài)局部變量的生存期為整個(gè)程序的運(yùn)行過程，即從定義點(diǎn)開始直到整個(gè)程序執(zhí)行結(jié)束。 局部變量的生存期為所在塊的活動(dòng)期。,說明：,4、具有同一作用域的任何標(biāo)識(shí)符都不允許重名。,2、符號(hào)常量具有全局、文件和局部三種作用域。,3、C+程序中的所有函數(shù)的函數(shù)名都具有全局作用域。,5、可以在局部變量的作用域內(nèi)訪問同名的全局變量和文件域 變量，只要在該變量前加上作用域運(yùn)算符（:）即可。,41,例: #include int a1=10; /全局變量 static int a2=15; /文件域變量 void main() int b1=3, b2=4; / 局部變量 int c=a1*a2+b1

18、*b2; / 162 int a1=8; double b1=2.5; /局部變量，暫時(shí)屏蔽外層定義 couta1*b1endl; / 20 couta1*b1endl; / 30 注：C+中當(dāng)一個(gè)作用域包含另一個(gè)作用域時(shí)，內(nèi)層定義的對(duì)象將暫時(shí)屏蔽外層的同名對(duì)象。,42,程序6-7: 程序主文件li6-7.cpp(P164頁） 程序次文件li6-7-1.cpp(P164頁） 注1：注意各變量的作用域； 注2：對(duì)全局變量的聲明； 注3：程序的執(zhí)行 新建一個(gè)工程li6_7，分別建立兩個(gè)文件并編譯通過，然后連結(jié)生成li6-7.exe.(c:clili6_7debug) 運(yùn)行結(jié)果：見程序演示。,6.3

19、.2 程序舉例,43,程序6-8：(li6-8.cpp)P165頁,將一維數(shù)組中的元素逆序排列并輸出。學(xué)生自行分析，并默寫出程序。 注：局部變量的作用域。 程序6-9：(li6-9.cpp)P166頁。學(xué)生自行分析。 程序6-10： (li6-10.cpp)P167頁 注：若要在函數(shù)體內(nèi)訪問與局部變量同名的全局域或文件域變量，則在該變量名前加上作用域區(qū)分符（:）。如將程序改為以下形式：,44,運(yùn)行：x,y=10 20 x,y=30 30 x,y=10 30,#include int x=10; void main() int y=20; coutx,y=x yendl; int x=30; y

20、=y+ :x; coutx,y=x yendl; coutx,y=x y1）,遞歸函數(shù)： int fib ( int n ) if (n=0 | n=1) return n; else return fib(n-1)+fib(n-2); ,49,例2：求 分別輸入m,k的值（m=k），求C(m,k)的值，學(xué)生自行完成程序。P172 注：通過循環(huán)完成數(shù)據(jù)輸入和判斷。 例3：分別用遞歸算法和非遞歸算法完成一維數(shù)組中n個(gè)元素的和。 遞歸表達(dá)式F(a,n)=an-1+Fa,n-1,50,遞歸方法的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：算法簡單、自然，程序易理解。 缺點(diǎn)：重復(fù)進(jìn)行函數(shù)調(diào)用，占用大量的內(nèi)存空間和執(zhí)行時(shí)間，對(duì)性能不

21、利。,例如求 fib(20) 時(shí)要調(diào)用函數(shù)大約220 次。,51,6. 5 函數(shù)重載,1. 問題的提出：求最大值問題,(1) int Imax(int a, int n); (2) double Dmax(double a, int n); (3) char* Cmax(char* a, int n);,這三個(gè)函數(shù)的功能都是相同的，但是因?yàn)椴煌暮瘮?shù)名，給使用帶來了不方便，特別是在調(diào)用這些函數(shù)的時(shí)候，要根據(jù)操作數(shù)的不同而選擇應(yīng)該調(diào)用那一個(gè)函數(shù)。,2. 問題的解決： 兩個(gè)以上的函數(shù)，取相同的函數(shù)名，但是形參的個(gè)數(shù)或類型不同，編譯器根據(jù)實(shí)參和形參的類型及個(gè)數(shù)的最佳匹配，自動(dòng)確定調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)，這就

22、是函數(shù)的重載。同一個(gè)函數(shù)名對(duì)應(yīng)著多個(gè)不同的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。,52,int add(int x,int y)； float add(float x,float y)； int add(int x,int y,int z)；,C+允許幾個(gè)功能相似，但實(shí)現(xiàn)算法不同的函數(shù)在相同的作用域內(nèi)以相同函數(shù)名定義，從而形成重載，以提高程序的可讀性。例如：,形參類型不同或個(gè)數(shù)不同,函數(shù)名相同但具有不同參數(shù)表的函數(shù)稱為重載函數(shù)。,53,注1：重載函數(shù)的形參必須不同，可以是形參個(gè)數(shù)的不同，也可以是形參的類型不同。返回值類型不同不能做為函數(shù)重載的條件。 int add(int x,int y)； void add(int x

23、,int y)；,編輯器不以返回值來區(qū)分函數(shù),重載函數(shù)舉例：P174頁,注2：最好不要將不同功能的函數(shù)定義為重載函數(shù)，這樣會(huì)出現(xiàn)調(diào)用的誤解。 例如： int add(int x,int y) return x + y ; float add(float x,float y) retrun x - y ; ,54,#include #include int add(int x, int y) return x + y ; char* add(char* x, char* y) return strcat（x，y） ; void main() coutadd(8,9)endl; char str1

24、20=“string1”, str210=“string2”; coutadd(str1,str2)endl; ,例如：,/ 17,/ string1string2,55,6. 6 函數(shù)模板,問題的提出：求絕對(duì)值問題,在很多情況下，設(shè)計(jì)的算法可以處理多種數(shù)據(jù)類型。但是用函數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，即使設(shè)計(jì)為重載函數(shù)，也只是使用相同的函數(shù)名，函數(shù)體仍然要分別定義。 例如 int abs(int x) return x0?-x:x; double abs(double x) return x0?-x:x; ,設(shè)想：以上兩個(gè)函數(shù)既然功能完全相同，能不能把它設(shè)計(jì)為一段通用代碼呢？ 函數(shù)模板可以解決這個(gè)問題。,temp

25、late T abs(T x) return (x0?-x:x) ,56,函數(shù)模板可以用來創(chuàng)建一個(gè)通用功能的函數(shù)，以支持多種不同形參，簡化函數(shù)重載的函數(shù)體設(shè)計(jì)。,template 函數(shù)類型 函數(shù)名 ( 形參表 ) 函數(shù)體,說明： （1）template 是保留字，表示后面定義的是一個(gè)模板。 （2）類型參數(shù)表形如： class：表示后面跟的是一個(gè)類型參數(shù)。 T1，T2：類型形式參數(shù)，對(duì)應(yīng)的類型實(shí)參可是系統(tǒng)預(yù) 定義類型或用戶自定義類型。 （3）函數(shù)模板定義體與普通函數(shù)的定義一樣，只不過其中的有些數(shù)據(jù)類 型要用類型參數(shù)表中的標(biāo)識(shí)符T1，T2 等來表示。,1、函數(shù)模板的定義形式：,57,2、舉例,例6

26、-11：,3、函數(shù)模板的調(diào)用：,（1）調(diào)用格式：,函數(shù)模板名（實(shí)參表）,函數(shù)模板名 (實(shí)參表),（2）調(diào)用過程:, 函數(shù)模板實(shí)例化，生成模板函數(shù) 把模板的類型形參 T 實(shí)例化為具體的數(shù)據(jù)類型（模板類 型實(shí)參），這樣得到一個(gè)具體函數(shù)，該函數(shù)稱為模板函數(shù)。, 調(diào)用模板函數(shù)，完成具體功能。,58,（1）函數(shù)模板代表了一類函數(shù)，而不是一個(gè)具體函數(shù)。 函數(shù)模板必須先實(shí)例化，才能完成具體函數(shù)的功能。,4、函數(shù)模板的特點(diǎn)：,（2）將數(shù)據(jù)類型作為模板的參數(shù)，從而可以避免大量重復(fù) 代碼。,（3）函數(shù)模板不具有隱式類型轉(zhuǎn)換的能力， 在這種情況下，可以利用函數(shù)重載機(jī)制，用普通函數(shù)重載一個(gè)同名的函數(shù)模板，或采用第二種調(diào)用格式顯式給出類型實(shí)參