中国高等院校计算机基础教育课程体系规划教材讲授第4章

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1、第第4章章 函数与预处理函数与预处理4.1 概述概述4.2 定义函数的一般形式定义函数的一般形式4.3 函数参数和函数的值函数参数和函数的值4.4 函数的调用函数的调用*4.5 内置函数内置函数*4.6 函数的重载函数的重载*4.7 函数模板函数模板*4.8 有默认参数的函数有默认参数的函数4.9 函数的嵌套调用函数的嵌套调用4.10 函数的递归调用函数的递归调用4.11 局部变量和全局变量局部变量和全局变量4.12 变量的存储类别变量的存储类别4.13 变量属性小结变量属性小结4.14 关于变量的声明和定义关于变量的声明和定义4.15 内部函数和外部函数内部函数和外部函数4.16 预处理命令

2、预处理命令一个较大的程序不可能完全由一个人从头至尾地完一个较大的程序不可能完全由一个人从头至尾地完成，更不可能把所有的内容都放在一个主函数中。成，更不可能把所有的内容都放在一个主函数中。为了便于规划、组织、编程和调试，一般的做法是为了便于规划、组织、编程和调试，一般的做法是把一个大的程序划分为若干个程序模块把一个大的程序划分为若干个程序模块(即程序文即程序文件件)，每一个模块实现一部分功能。，每一个模块实现一部分功能。不同的程序模不同的程序模块可以由不同的人来完成。在程序进行编译时，以块可以由不同的人来完成。在程序进行编译时，以程序模块为编译单位，即分别对每一个编译单位进程序模块为编译单位，即

3、分别对每一个编译单位进行编译。如果发现错误，可以在本程序模块范围内行编译。如果发现错误，可以在本程序模块范围内查错并改正。在查错并改正。在分别通过编译后，才进行连接分别通过编译后，才进行连接，把把各模块的目标文件以及系统文件连接在一起形成可各模块的目标文件以及系统文件连接在一起形成可执行文件。执行文件。4.1 概述概述在一个程序文件中可以包含若干个函数。在一个程序文件中可以包含若干个函数。无论把一无论把一个程序划分为多少个程序模块，只能有一个个程序划分为多少个程序模块，只能有一个main函数。函数。程序总是从程序总是从main函数开始执行的。在程序函数开始执行的。在程序运行过程中，由主函数调用

4、其他函数，其他函数也运行过程中，由主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用。在可以互相调用。在C语言中没有类和对象，在程序语言中没有类和对象，在程序模块中直接定义函数。可以认为，一个模块中直接定义函数。可以认为，一个C程序是由程序是由若干个函数组成的，若干个函数组成的，C语言被认为是面向函数的语语言被认为是面向函数的语言言。C+面向过程的程序设计沿用了面向过程的程序设计沿用了C语言使用函语言使用函数的方法。数的方法。在在C+面向对象的程序设计中，主函数面向对象的程序设计中，主函数以外的函数大多是被封装在类中的。主函数或其他以外的函数大多是被封装在类中的。主函数或其他函数可以通过类对象调用类中

5、的函数。函数可以通过类对象调用类中的函数。无论是无论是C还还是是C+，程序中的各项操作基本上都是由函数来实，程序中的各项操作基本上都是由函数来实现的，程序编写者要根据需要编写一个个函数，每现的，程序编写者要根据需要编写一个个函数，每个函数用来实现某一功能。因此，读者必须掌握函个函数用来实现某一功能。因此，读者必须掌握函数的概念以及学会设计和使用函数。数的概念以及学会设计和使用函数。 在实际应用的程序中，主函数写得很简单，它的作在实际应用的程序中，主函数写得很简单，它的作用就是调用各个函数，程序各部分的功能全部都是用就是调用各个函数，程序各部分的功能全部都是由各函数实现的。主函数相当于总调度，调

6、动各函由各函数实现的。主函数相当于总调度，调动各函数依次实现各项功能。数依次实现各项功能。开发商和软件开发人员将一些常用的功能模块编写开发商和软件开发人员将一些常用的功能模块编写成函数，放在函数库中供公共选用。成函数，放在函数库中供公共选用。程序开发人员程序开发人员要善于利用库函数，以减少重复编写程序段的工作要善于利用库函数，以减少重复编写程序段的工作量。量。图图4.是一个程序中函数调用的示意图。是一个程序中函数调用的示意图。图图4.例例41 在主函数中调用其他函数。在主函数中调用其他函数。#include using namespace std;void printstar(void) /定

7、义定义printstar函数函数 cout* endl; /输出输出30个个“*”void print_message(void) /定义定义print_message函数函数 cout Welcome to C+!y?x：y; /将将x和和y中的大者的值赋给整型变量中的大者的值赋给整型变量zreturn (z); /将将z的值作为函数值返回调用点的值作为函数值返回调用点C+要求在定义函数时必须指定函数的类型要求在定义函数时必须指定函数的类型。4.2.2 定义有参函数的一般形式定义有参函数的一般形式在调用函数时，大多数情况下，函数是带参数的。在调用函数时，大多数情况下，函数是带参数的。主调函数

8、和被调用函数之间有数据传递关系。前面主调函数和被调用函数之间有数据传递关系。前面已提到：已提到：在定义函数时函数名后面括号中的变量名在定义函数时函数名后面括号中的变量名称为称为形式参数形式参数（formal parameter，简称，简称形参形参），），在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括号中在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括号中的参数的参数(可以是一个表达式可以是一个表达式)称为称为实际参数实际参数（actual parameter，简称，简称实参实参）。）。4.3 函数参数和函数的值函数参数和函数的值 4.3.1 形式参数和实际参数形式参数和实际参数例例4.2 调用函数时的数据传

9、递。调用函数时的数据传递。#include using namespace std;int max(int x,int y) /定义有参函数定义有参函数maxint z; z=xy?x：y; return(z);int main( )int a,b,c; coutab; c=max(a,b); /调用调用max函数，给定实参为函数，给定实参为a,b。函数值赋给。函数值赋给c coutmax=cendl; return 0;运行情况如下：运行情况如下：please enter two integer numbers：2 3 max=3图图4.2有关形参与实参的说明有关形参与实参的说明：(1) 在

10、定义函数时指定的形参，在未出现函数调用在定义函数时指定的形参，在未出现函数调用时，它们并不占内存中的存储单元，因此称它们是时，它们并不占内存中的存储单元，因此称它们是形式参数或虚拟参数，表示它们并不是实际存在的形式参数或虚拟参数，表示它们并不是实际存在的数据，只有在发生函数调用时，函数数据，只有在发生函数调用时，函数max中的形参中的形参才被分配内存单元，以便接收从实参传来的数据。才被分配内存单元，以便接收从实参传来的数据。在调用结束后，形参所占的内存单元也被释放。在调用结束后，形参所占的内存单元也被释放。(2) 实参可以是常量、变量或表达式，如实参可以是常量、变量或表达式，如max(3, a

11、+b)；但要求；但要求a和和b有确定的值。以便在调用函数时有确定的值。以便在调用函数时将实参的值赋给形参。将实参的值赋给形参。(3) 在定义函数时，在定义函数时，必须在函数首部指定形参的类必须在函数首部指定形参的类型型（见例（见例4.2程序第程序第3行）。行）。(4) 实参与形参的类型应相同或赋值兼容。实参与形参的类型应相同或赋值兼容。例例4.2中中实参和形参都是整型，这是合法的、正确的。如果实参和形参都是整型，这是合法的、正确的。如果实参为整型而形参为实型，或者相反，实参为整型而形参为实型，或者相反，则按不同类则按不同类型数值的赋值规则进行转换。型数值的赋值规则进行转换。例如实参例如实参a的

12、值为的值为3.5，而形参而形参x为整型，则将为整型，则将3.5转换成整数转换成整数3，然后送到，然后送到形参形参b。字符型与整型可以互相通用。字符型与整型可以互相通用。(5) 实参变量对形参变量的数据传递是实参变量对形参变量的数据传递是“值传递值传递”，即单向传递，即单向传递，只由实参传给形参，而不能由形参传只由实参传给形参，而不能由形参传回来给实参。在调用函数时，编译系统临时给形参回来给实参。在调用函数时，编译系统临时给形参分配存储单元。请注意：分配存储单元。请注意： 实参单元与形参单元是实参单元与形参单元是不同的单元。图不同的单元。图4.3表示将实参和的值表示将实参和的值2和和3传传递给对

13、应的形参和。递给对应的形参和。 图图4.3 图图4.4调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值。维持原值。因此，在执行一个被调用函数时，形参因此，在执行一个被调用函数时，形参的值如果发生改变，并不会改变主调函数中实参的的值如果发生改变，并不会改变主调函数中实参的值。值。例如，若在执行例如，若在执行max函数过程中形参和的函数过程中形参和的值变为值变为10和和15，调用结束后，实参和仍为，调用结束后，实参和仍为2和和3，见图见图4.4。(1) 函数的返回值是通过函数中的函数的返回值是通过函数中的return语句获得语句获得的。的。retur

14、n语句将被调用函数中的一个确定值带回语句将被调用函数中的一个确定值带回主调函数中去。主调函数中去。return语句后面的括号可以要，也可以不要。语句后面的括号可以要，也可以不要。return后面的值可以是一个表达式。后面的值可以是一个表达式。(2) 函数值的类型函数值的类型。既然函数有返回值，这个值当。既然函数有返回值，这个值当然应属于某一个确定的类型，应当在定义函数时指然应属于某一个确定的类型，应当在定义函数时指定函数值的类型。定函数值的类型。(3) 如果函数值的类型和如果函数值的类型和return语句中表达式的值语句中表达式的值不一致，则以函数类型为准，即函数类型决定返回不一致，则以函数类

15、型为准，即函数类型决定返回值的类型。值的类型。对数值型数据，可以自动进行类型转换。对数值型数据，可以自动进行类型转换。4.3.2 函数的返回值函数的返回值函数名（实参表列）函数名（实参表列）如果是调用无参函数，则如果是调用无参函数，则“实参表列实参表列”可以没有，可以没有，但括号不能省略。如果实参表列包含多个实参，则但括号不能省略。如果实参表列包含多个实参，则各参数间用逗号隔开。实参与形参的个数应相等，各参数间用逗号隔开。实参与形参的个数应相等，类型应匹配类型应匹配(相同或赋值兼容相同或赋值兼容)。实参与形参按顺序。实参与形参按顺序对应，一对一地传递数据。对应，一对一地传递数据。4.4 函数的

16、调用函数的调用 4.4.1 函数调用的一般形式函数调用的一般形式按函数在语句中的作用来分，有以下按函数在语句中的作用来分，有以下3种函数调用种函数调用方式：方式：. 函数语句函数语句把函数调用单独作为一个语句，把函数调用单独作为一个语句，并不要求函数带回并不要求函数带回一个值，只是要求函数完成一定的操作。一个值，只是要求函数完成一定的操作。如例如例4.1中的中的printstar( )；2. 函数表达式函数表达式函数出现在一个表达式中，这时要求函数带回一个函数出现在一个表达式中，这时要求函数带回一个确定的值以参加表达式的运算。确定的值以参加表达式的运算。如如c=2*max(a,b);3. 函数

17、参数函数参数函数调用作为一个函数的实参。函数调用作为一个函数的实参。如如m=max(a,max(b,c); /max(b,c)是函数调用，其值作为外层是函数调用，其值作为外层max函数调用的一个实参函数调用的一个实参4.4.2 函数调用的方式函数调用的方式在一个函数中调用另一个函数（即被调用函数）需在一个函数中调用另一个函数（即被调用函数）需要具备哪些条件呢？要具备哪些条件呢？(1) 首先被调用的函数必须是已经存在的函数首先被调用的函数必须是已经存在的函数。(2) 如果使用库函数，一般还应该在本文件开头用如果使用库函数，一般还应该在本文件开头用include命令将有关头文件命令将有关头文件“包

18、含包含”到本文件中来。到本文件中来。(3) 如果使用用户自己定义的函数，而该函数与调如果使用用户自己定义的函数，而该函数与调用它的函数（即主调函数）在同一个程序单位中用它的函数（即主调函数）在同一个程序单位中,且位置在主调函数之后，则必须在调用此函数之前且位置在主调函数之后，则必须在调用此函数之前对被调用的函数作声明。对被调用的函数作声明。所谓函数声明所谓函数声明(declare)，就是在函数尚在未定义的，就是在函数尚在未定义的情况下，事先将该函数的有关信息通知编译系统，情况下，事先将该函数的有关信息通知编译系统，以便使编译能正常进行。以便使编译能正常进行。4.4.3 对被调用函数的声明和函数

19、原型对被调用函数的声明和函数原型例例4.3 对被调用的函数作声明。对被调用的函数作声明。#include using namespace std;int main( )float add(float x,float y); /对对add函数作声明函数作声明 float a,b,c;coutab; c=add(a,b); coutsum=cendl; return 0;float add(float x,float y) /定义定义add函数函数float z; z=x+y; return (z);运行情况如下：运行情况如下：please enter a,b：123.68 456.45 sum=

20、580.13注意：注意：对函数的定义和声明不是同一件事情。对函数的定义和声明不是同一件事情。定义定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名、函数类是指对函数功能的确立，包括指定函数名、函数类型、形参及其类型、函数体等，它是一个完整的、型、形参及其类型、函数体等，它是一个完整的、独立的函数单位。而声明的作用则是把函数的名字、独立的函数单位。而声明的作用则是把函数的名字、函数类型以及形参的个数、类型和顺序函数类型以及形参的个数、类型和顺序(注意，不注意，不包括函数体包括函数体)通知编译系统，以便在对包含函数调通知编译系统，以便在对包含函数调用的语句进行编译时，据此对其进行对照检查（例用的语句进行编译

21、时，据此对其进行对照检查（例如函数名是否正确，实参与形参的类型和个数是否如函数名是否正确，实参与形参的类型和个数是否一致）。一致）。其实，在函数声明中也可以不写形参名，而只写形其实，在函数声明中也可以不写形参名，而只写形参的类型，参的类型，如如float add(float，float);这种函数声明称为这种函数声明称为函数原型函数原型(function prototype)。使用函数原型是使用函数原型是C和和C+的一个重要特点。它的作的一个重要特点。它的作用主要是：用主要是： 根据函数原型在程序编译阶段对调用根据函数原型在程序编译阶段对调用函数的合法性进行全面检查。函数的合法性进行全面检查。

22、如果发现与函数原型如果发现与函数原型不匹配的函数调用就报告编译出错。它属于语法错不匹配的函数调用就报告编译出错。它属于语法错误。用户根据屏幕显示的出错信息很容易发现和纠误。用户根据屏幕显示的出错信息很容易发现和纠正错误。正错误。函数原型的一般形式为函数原型的一般形式为(1) 函数类型函数类型 函数名函数名(参数类型参数类型1，参数类型，参数类型2)；(2) 函数类型函数类型 函数名函数名(参数类型参数类型1 参数名参数名1，参数类，参数类型型2 参数名参数名2)；第第(1)种形式是基本的形式。为了便于阅读程序，种形式是基本的形式。为了便于阅读程序，也允许在函数原型中加上参数名，就成了第也允许在

23、函数原型中加上参数名，就成了第(2)种种形式。但形式。但编译系统并不检查参数名编译系统并不检查参数名。因此参数名是。因此参数名是什么都无所谓。上面程序中的声明也可以写成什么都无所谓。上面程序中的声明也可以写成float add(float a，float b); /参数名不用参数名不用x、y，而用，而用a、b 效果完全相同。效果完全相同。应当保证函数原型与函数首部写法上的一致，即函应当保证函数原型与函数首部写法上的一致，即函数类型、函数名、参数个数、参数类型和参数顺序数类型、函数名、参数个数、参数类型和参数顺序必须相同。在函数调用时函数名、实参类型和实参必须相同。在函数调用时函数名、实参类型和

24、实参个数应与函数原型一致。个数应与函数原型一致。说明：说明： (1) 前面已说明，如果被调用函数的定义出现在主前面已说明，如果被调用函数的定义出现在主调函数之前，可以不必加以声明。调函数之前，可以不必加以声明。因为编译系统已因为编译系统已经事先知道了已定义的函数类型，会根据函数首部经事先知道了已定义的函数类型，会根据函数首部提供的信息对函数的调用作正确性检查。提供的信息对函数的调用作正确性检查。有经验的程序编制人员一般都把有经验的程序编制人员一般都把main函数写在最函数写在最前面，这样对整个程序的结构和作用一目了然，统前面，这样对整个程序的结构和作用一目了然，统览全局，然后再具体了解各函数的

25、细节。此外，用览全局，然后再具体了解各函数的细节。此外，用函数原型来声明函数，还能减少编写程序时可能出函数原型来声明函数，还能减少编写程序时可能出现的错误。现的错误。由于函数声明的位置与函数调用语句的由于函数声明的位置与函数调用语句的位置比较近，因此在写程序时便于就近参照函数原位置比较近，因此在写程序时便于就近参照函数原型来书写函数调用，不易出错。所以应养成对所有型来书写函数调用，不易出错。所以应养成对所有用到的函数作声明的习惯。这是保证程序正确性和用到的函数作声明的习惯。这是保证程序正确性和可读性的重要环节。可读性的重要环节。(2) 函数声明的位置可以在调用函数所在的函数中，函数声明的位置可

26、以在调用函数所在的函数中，也可以在函数之外。也可以在函数之外。如果函数声明放在函数的外部，如果函数声明放在函数的外部，在所有函数定义之前，则在各个主调函数中不必对在所有函数定义之前，则在各个主调函数中不必对所调用的函数再作声明。例如：所调用的函数再作声明。例如： char letter(char,char); /本行和以下两行函数声明在所有函数之前且在本行和以下两行函数声明在所有函数之前且在函数外部函数外部float f(float,float)； /因而作用域是整个文件因而作用域是整个文件 int i(float, float)； int main( ) /在在main函数中不必对它所调用的

27、函数作声明函数中不必对它所调用的函数作声明char letter(char c1,char c2) /定义定义letter函数函数float f(float x,float y) /定义定义f函数函数 int i(float j，float k) /定义定义i函数函数如果一个函数被多个函数所调用，用这种方法比较如果一个函数被多个函数所调用，用这种方法比较好，不必在每个主调函数中重复声明好，不必在每个主调函数中重复声明。调用函数时需要一定的时间和空间的开销。调用函数时需要一定的时间和空间的开销。图图4.5表示函数调用的过程：表示函数调用的过程：图图4.5*4.5 内置函数内置函数C+提供一种提高

28、效率的方法，即在编译时将所调提供一种提高效率的方法，即在编译时将所调用函数的代码直接嵌入到主调函数中，而不是将流用函数的代码直接嵌入到主调函数中，而不是将流程转出去。程转出去。这种嵌入到主调函数中的函数称为这种嵌入到主调函数中的函数称为内置内置函数函数(inline function)，又称，又称内嵌函数内嵌函数。在有些书中。在有些书中把它译成把它译成内联函数内联函数。指定内置函数的方法很简单，只需在函数首行的左指定内置函数的方法很简单，只需在函数首行的左端加一个关键字端加一个关键字inline即可即可。例例4.4 函数指定为内置函数。函数指定为内置函数。#include using name

29、space std;inline int max(int,int, int); /声明函数，注意左端有声明函数，注意左端有inlineint main( )int i=10,j=20,k=30,m; m=max(i,j,k); coutmax=ma) a=b; /求求a,b,c中的最大者中的最大者 if(ca) a=c; return a;由于在定义函数时指定它为内置函数，因此编译系由于在定义函数时指定它为内置函数，因此编译系统在遇到函数调用统在遇到函数调用“max(i,j,k)”时，就用时，就用max函数函数体的代码代替体的代码代替“max(i,j,k)”，同时将实参代替形参。，同时将实参代

30、替形参。这样，程序第这样，程序第6行行 “m=max(i,j,k);”就被置换成就被置换成if (ji) i=j;if(ki) i=k;m=i;注意：注意： 可以在声明函数和定义函数时同时写可以在声明函数和定义函数时同时写inline，也可以只在其中一处声明也可以只在其中一处声明inline，效果相同，都能，效果相同，都能按内置函数处理。按内置函数处理。使用内置函数可以节省运行时间，但却增加了目标使用内置函数可以节省运行时间，但却增加了目标程序的长度。程序的长度。因此一般只将规模很小因此一般只将规模很小(一般为一般为5个语个语句以下句以下)而使用频繁的函数而使用频繁的函数(如定时采集数据的函数

31、如定时采集数据的函数)声明为内置函数。声明为内置函数。内置函数中不能包括复杂的控制语句，如循环语句内置函数中不能包括复杂的控制语句，如循环语句和和switch语句。语句。应当说明：应当说明： 对函数作对函数作inline声明，只是程序设计者声明，只是程序设计者对编译系统提出的一个建议，也就是说它是建议性对编译系统提出的一个建议，也就是说它是建议性的，而不是指令性的。并非一经指定为的，而不是指令性的。并非一经指定为inline，编，编译系统就必须这样做。编译系统会根据具体情况决译系统就必须这样做。编译系统会根据具体情况决定是否这样做。定是否这样做。归纳起来，归纳起来，只有那些规模较小而又被频繁调

32、用的简只有那些规模较小而又被频繁调用的简单函数，才适合于声明为单函数，才适合于声明为inline函数。函数。在编程时，在编程时，有时我们要实现的是同一类的功能，只有时我们要实现的是同一类的功能，只是有些细节不同。是有些细节不同。例如希望从例如希望从3个数中找出其中的个数中找出其中的最大者，而每次求最大数时数据的类型不同，可能最大者，而每次求最大数时数据的类型不同，可能是是3个整数、个整数、3个双精度数或个双精度数或3个长整数。程序设计个长整数。程序设计者往往会分别设计出者往往会分别设计出3个不同名的函数，其函数原个不同名的函数，其函数原型为：型为：int max1(int a，int b, i

33、nt c); /求求3个整数中的最大者个整数中的最大者double max2(double a，double b，double c); /求求3个双精度数中最大者个双精度数中最大者long max3(long a，long b，long c); /求求3个长整数中的最大者个长整数中的最大者C+允许用同一函数名定义多个函数，这些函数的允许用同一函数名定义多个函数，这些函数的参数个数和参数类型不同。这就是参数个数和参数类型不同。这就是函数的重载函数的重载(function overloading)。即对一个函数名重新赋予即对一个函数名重新赋予它新的含义，使一个函数名可以多用它新的含义，使一个函数名

34、可以多用。*4.6 函数的重载函数的重载对上面求最大数的问题可以编写如下的对上面求最大数的问题可以编写如下的C+程序。程序。例例4.5 求求3个数中最大的数（分别考虑整数、双精度个数中最大的数（分别考虑整数、双精度数、长整数的情况）。数、长整数的情况）。#include using namespace std;int main( )int max(int a,int b,int c); /函数声明函数声明double max(double a,double b,double c); /函数声明函数声明long max(long a,long b,long c); /函数声明函数声明 int i

35、1,i2,i3,i; cini1i2i3; /输入输入3个整数个整数 i=max(i1,i2,i3); /求求3个整数中的最大者个整数中的最大者 couti_max=id1d2d3; /输入输入3个双精度数个双精度数 d=max(d1,d2,d3); /求求3个双精度数中的最大者个双精度数中的最大者 coutd_max=dg1g2g3; /输入输入3个长整数个长整数 g=max(g1,g2,g3); /求求3个长整数中的最大者个长整数中的最大者 coutg_max=ga) a=b; if(ca) a=c; return a;double max(double a,double b,double

36、 c) /定义求定义求3个双精度数中的最大个双精度数中的最大者的函数者的函数if(ba) a=b; if(ca) a=c; return a;long max(long a,long b,long c) /定义求定义求3个长整数中的最大者的函个长整数中的最大者的函数数if(ba) a=b; if(ca) a=c; return a;运行情况如下：运行情况如下：185 -76 567 (输入输入3个整数个整数)56.87 90.23 -3214.78 (输入输入3个实数个实数)67854 -912456 673456 (输入输入3个长整数个长整数)i_max=567 （输出（输出3个整数的最大值

37、）个整数的最大值）d_max=90.23 （输出（输出3个双精度数的最大值）个双精度数的最大值）g_max=673456 （输出（输出3个长整数的最大值）个长整数的最大值）上例上例3个个max函数的函数体是相同的，函数的函数体是相同的，其实重载函其实重载函数并不要求函数体相同数并不要求函数体相同。重载函数除了允许参数类重载函数除了允许参数类型不同以外，还允许参数的个数不同型不同以外，还允许参数的个数不同。例例4.6 求求两个整数或两个整数或3个整数个整数中的最大数。如果输入中的最大数。如果输入两个整数，程序输出这两个整数中的最大数，如果两个整数，程序输出这两个整数中的最大数，如果输入输入3个整

38、数，程序就输出这个整数，程序就输出这3个整数中的最大数。个整数中的最大数。#include using namespace std;int main( )int max(int a,int b,int c); /函数声明函数声明 int max(int a,int b); /函数声明函数声明 int a=8,b=-12,c=27; coutmax(a,b,c)=max(a,b,c)endl; /输出输出3个整数中的最大者个整数中的最大者 coutmax(a,b)=max(a,b)a) a=b; if(ca) a=c; return a;int max(int a,int b) /此此max函数

39、的作用是求两个整数中的最大函数的作用是求两个整数中的最大者者if(ab) return a;else return b;运行情况如下：运行情况如下：max(a,b,c)=27max(a,b)=8两次调用两次调用max函数的参数个数不同，函数的参数个数不同，系统就根据参系统就根据参数的个数找到与之匹配的函数并调用它。数的个数找到与之匹配的函数并调用它。参数的个数和类型可以都不同。参数的个数和类型可以都不同。但不能只有函数的但不能只有函数的类型不同而参数的个数和类型相同。类型不同而参数的个数和类型相同。例如：例如：int f(int); /函数返回值为整型函数返回值为整型long f(int);

40、/函数返回值为长整型函数返回值为长整型void f(int); /函数无返回值函数无返回值在函数调用时都是同一形式，如在函数调用时都是同一形式，如“f(10)”。编译系。编译系统无法判别应该调用哪一个函数。统无法判别应该调用哪一个函数。重载函数的参数重载函数的参数个数、参数类型或参数顺序个数、参数类型或参数顺序3者中必须至少有一种者中必须至少有一种不同，函数返回值类型可以相同也可以不同不同，函数返回值类型可以相同也可以不同。在使用重载函数时，在使用重载函数时，同名函数的功能应当相同或相同名函数的功能应当相同或相近，不要用同一函数名去实现完全不相干的功能，近，不要用同一函数名去实现完全不相干的功

41、能，虽然程序也能运行，但可读性不好，使人莫名其妙。虽然程序也能运行，但可读性不好，使人莫名其妙。C+提供了提供了函数模板函数模板(function template)。所谓函数所谓函数模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和模板，实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。形参类型不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就称为函数模板。这个通用函数就称为函数模板。凡是函数体相同的凡是函数体相同的函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，函数都可以用这个模板来代替，不必定义多个函数，只需在模板中定义一次即可。在调用函数时系统会只需在模板中定义

42、一次即可。在调用函数时系统会根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实根据实参的类型来取代模板中的虚拟类型，从而实现了不同函数的功能。现了不同函数的功能。看下面的例子就清楚了。看下面的例子就清楚了。例例4.7 将例将例4.5程序改为通过函数模板来实现。程序改为通过函数模板来实现。*4.7 函数模板函数模板#include using namespace std;template /模板声明，其中模板声明，其中T为类型参数为类型参数T max(T a,T b,T c) /定义一个通用函数，用定义一个通用函数，用T作虚拟的类型名作虚拟的类型名if(ba) a=b; if(ca) a=c; ret

43、urn a;int main( )int i1=185,i2=-76,i3=567,i; double d1=56.87,d2=90.23,d3=-3214.78,d; long g1=67854,g2=-912456,g3=673456,g;i=max(i1,i2,i3); /调用模板函数，此时调用模板函数，此时T被被int取代取代 d=max(d1,d2,d3); /调用模板函数，此时调用模板函数，此时T被被double取代取代g=max(g1,g2,g3); /调用模板函数，此时调用模板函数，此时T被被long取代取代 couti_max=iendl; coutf_max=fendl;

44、coutg_max=gendl; return 0;运行结果与例运行结果与例4.5相同。为了节省篇幅，数据不用相同。为了节省篇幅，数据不用cin语句输入，而在变量定义时初始化。语句输入，而在变量定义时初始化。程序第程序第38行是定义模板。行是定义模板。定义函数模板的一般形式为定义函数模板的一般形式为 template 或或 template 通用函数定义通用函数定义 通用函数定义通用函数定义在建立函数模板时，只要将例在建立函数模板时，只要将例4.5程序中定义的第程序中定义的第一个函数首部的一个函数首部的int改为改为T即可。即即可。即用虚拟的类型名用虚拟的类型名T代替具体的数据类型代替具体的数

45、据类型。在对程序进行编译时，遇。在对程序进行编译时，遇到第到第13行调用函数行调用函数max(i1,i2,i3)，编译系统会将函编译系统会将函数名数名max与模板与模板max相匹配，将实参的类型取代了相匹配，将实参的类型取代了函数模板中的虚拟类型函数模板中的虚拟类型T。此时相当于已定义了一此时相当于已定义了一个函数：个函数：int max(int a,int b,int c)if(ba) a=b; if(ca) a=c; return a;然后调用它。后面两行然后调用它。后面两行(14,15行行)的情况类似。的情况类似。类型参数可以不只一个，可以根据需要确定个数。类型参数可以不只一个，可以根据

46、需要确定个数。如如template 可以看到，用函数模板比函数重载更方便，程序更可以看到，用函数模板比函数重载更方便，程序更简洁。简洁。注意它只适用于函数的参数个数相同而类型注意它只适用于函数的参数个数相同而类型不同，且函数体相同的情况，如果参数的个数不同，不同，且函数体相同的情况，如果参数的个数不同，则不能用函数模板。则不能用函数模板。一般情况下，在函数调用时形参从实参那里取得值，一般情况下，在函数调用时形参从实参那里取得值，因此实参的个数应与形参相同。因此实参的个数应与形参相同。有时多次调用同一有时多次调用同一函数时用同样的实参函数时用同样的实参，C+提供简单的处理办法，提供简单的处理办法

47、，给形参一个默认值，这样形参就不必一定要从实参给形参一个默认值，这样形参就不必一定要从实参取值了。如有一函数声明取值了。如有一函数声明float area(float r=6.5);指定指定r的默认值为的默认值为6.5，如果在调用此函数时，确认，如果在调用此函数时，确认r的值为的值为6.5，则可以不必给出实参的值，如，则可以不必给出实参的值，如area( ); /相当于相当于area(6.5);如果不想使形参取此默认值，则通过实参另行给出。如果不想使形参取此默认值，则通过实参另行给出。如如*4.8 有默认参数的函数有默认参数的函数area(7.5); /形参得到的值为形参得到的值为7.5，而不

48、是，而不是6.5这种方法比较灵活，可以这种方法比较灵活，可以简化编程，提高运行效率。简化编程，提高运行效率。如果有多个形参，可以使每个形参有一个默认值，如果有多个形参，可以使每个形参有一个默认值，也可以只对一部分形参指定默认值，另一部分形参也可以只对一部分形参指定默认值，另一部分形参不指定默认值。不指定默认值。如有一个求圆柱体体积的函数，形如有一个求圆柱体体积的函数，形参参h代表圆柱体的高，代表圆柱体的高，r为圆柱体半径。为圆柱体半径。float volume(float h,float r=12.5); /只对形参只对形参r指定默认值指定默认值12.5函数调用可以采用以下形式：函数调用可以采

49、用以下形式： volume(45.6); /相当于相当于volume(45.6,12.5)volume(34.2,10.4) /h的值为的值为34.2，r的值为的值为10.4实参与形参的结合是从左至右顺序进行的。因此指实参与形参的结合是从左至右顺序进行的。因此指定默认值的参数必须放在形参表列中的最右端，否定默认值的参数必须放在形参表列中的最右端，否则出错。则出错。例如：例如：void f1(float a，int b=0，int c，char d=a); /不正确不正确void f2(float a，int c，int b=0, char d=a); /正确正确如果调用上面的如果调用上面的f2

50、函数，可以采取下面的形式：函数，可以采取下面的形式： f2(3.5, 5, 3, x) /形参的值全部从实参得到形参的值全部从实参得到f2(3.5, 5, 3) /最后一个形参的值取默认值最后一个形参的值取默认值af2(3.5, 5) /最后两个形参的值取默认值，最后两个形参的值取默认值，b=0,d=a可以看到，在可以看到，在调用有默认参数的函数时，实参的个调用有默认参数的函数时，实参的个数可以与形参的个数不同，实参未给定的，从形参数可以与形参的个数不同，实参未给定的，从形参的默认值得到值的默认值得到值。利用这一特性，可以使函数的使。利用这一特性，可以使函数的使用更加灵活。例如例用更加灵活。例

51、如例4.7求求2个数或个数或3个数中的最大个数中的最大数。也可以不用重载函数，而改用带有默认参数的数。也可以不用重载函数，而改用带有默认参数的函数。函数。例例4.8 求求2个或个或3个正整数中的最大数，用带有默认个正整数中的最大数，用带有默认参数的函数实现。参数的函数实现。#include using namespace std;int main( )int max(int a, int b, int c=0);/函数声明函数声明,形参形参c有默认值有默认值int a,b,c; cinabc; coutmax(a,b,c)=max(a,b,c)endl; /输出输出3个数中的最大者个数中的最大

52、者 coutmax(a,b)=max(a,b)a) a=b; if(ca) a=c; return a;运行情况如下：运行情况如下：14 -56 135 max(a,b,c)=135max(a,b)=14使用带有默认参数的函数时有两点要注意：使用带有默认参数的函数时有两点要注意：(1) 如果函数的定义在函数调用之前，则应在如果函数的定义在函数调用之前，则应在函数函数定义中给出默认值。定义中给出默认值。如果函数的定义在函数调用之如果函数的定义在函数调用之后，则在函数调用之前需要有函数声明，此时必须后，则在函数调用之前需要有函数声明，此时必须在在函数声明中给出默认值，函数声明中给出默认值，在函数定

53、义时可以不给在函数定义时可以不给出默认值出默认值(如例如例4.8)。(2) 一个函数不能既作为重载函数，又作为有默认一个函数不能既作为重载函数，又作为有默认参数的函数。参数的函数。因为当调用函数时如果少写一个参数，因为当调用函数时如果少写一个参数，系统无法判定是利用重载函数还是利用默认参数的系统无法判定是利用重载函数还是利用默认参数的函数，出现二义性，系统无法执行。函数，出现二义性，系统无法执行。C+不允许对函数作嵌套定义，也就是说在一个函不允许对函数作嵌套定义，也就是说在一个函数中不能完整地包含另一个函数。在一个程序中每数中不能完整地包含另一个函数。在一个程序中每一个函数的定义都是互相平行和

54、独立的。一个函数的定义都是互相平行和独立的。虽然虽然C+不能嵌套定义函数，但可以嵌套调用函数，不能嵌套定义函数，但可以嵌套调用函数，也就是说，在调用一个函数的过程中，又调用另一也就是说，在调用一个函数的过程中，又调用另一个函数。见图个函数。见图4.6。 图图4.64.9 函数的嵌套调用函数的嵌套调用在程序中实现函数嵌套调用时，需要注意的是：在程序中实现函数嵌套调用时，需要注意的是： 在调用函数之前，需要对每一个被调用的函数作声在调用函数之前，需要对每一个被调用的函数作声明明(除非定义在前，调用在后除非定义在前，调用在后)。在调用一个函数的过程中又出现直接或间接地调用在调用一个函数的过程中又出现

55、直接或间接地调用该函数本身，该函数本身，称为函数的称为函数的递归递归(recursive)调用调用。C+允许函数的递归调用。例如：允许函数的递归调用。例如：int f(int x)int y,z;z=f(y); /在调用函数在调用函数f的过程中，又要调用的过程中，又要调用f函数函数return (2*);以上是以上是直接调用直接调用本函数，见图本函数，见图4.9。图图4.10表示的是表示的是间接调用间接调用本函数。在调用本函数。在调用f1函数过函数过程中要调用程中要调用f2函数，而在调用函数，而在调用f2函数过程中又要调函数过程中又要调用用f1函数。函数。4.10 函数的递归调用函数的递归调用

56、 图图4.9 图图4.10从图上可以看到，从图上可以看到，这两种递归调用都是无终止的自这两种递归调用都是无终止的自身调用。身调用。显然，显然，程序中不应出现这种无终止的递归程序中不应出现这种无终止的递归调用，而只应出现有限次数的、有终止的递归调用，调用，而只应出现有限次数的、有终止的递归调用，这可以用这可以用if语句来控制，只有在某一条件成立时才语句来控制，只有在某一条件成立时才继续执行递归调用，否则就不再继续。继续执行递归调用，否则就不再继续。包含递归调用的函数称为递归函数。包含递归调用的函数称为递归函数。例例4.10 有有5个人坐在一起，问第个人坐在一起，问第5个人多少岁？他说个人多少岁？

57、他说比第比第4个人大两岁。问第个人大两岁。问第4个人岁数，他说比第个人岁数，他说比第3个个人大两岁。问第人大两岁。问第3个人，又说比第个人，又说比第2个人大两岁。问个人大两岁。问第第2个人，说比第个人，说比第1个人大两岁。最后问第个人大两岁。最后问第1个人，个人，他说是他说是10岁。请问第岁。请问第5个人多大？个人多大？每一个人的年龄都比其前每一个人的年龄都比其前1个人的年龄大两岁。即个人的年龄大两岁。即age(5)=age(4)+2age(4)=age(3)+2age(3)=age(2)+2age(2)=age(1)+2age(1)=10可以用式子表述如下：可以用式子表述如下：age(n)=

58、10 (n=1)age(n)=age(n-1)+2 (n1)可以看到，当可以看到，当n1时，求第时，求第n个人的年龄的公式是个人的年龄的公式是相同的。因此可以用一个函数表示上述关系。图相同的。因此可以用一个函数表示上述关系。图4.11表示求第表示求第5个人年龄的过程。个人年龄的过程。图图4.11可以写出以下可以写出以下C+程序，其中的程序，其中的age函数用来实现函数用来实现上述递归过程。上述递归过程。#include using namespace std;int age(int); /函数声明函数声明int main( ) /主函数主函数 coutage(5)endl; return 0;

59、 int age(int n) /求年龄的递归函数求年龄的递归函数int c; /用用c作为存放年龄的变量作为存放年龄的变量 if(n=1) c=10; /当当n=1时，年龄为时，年龄为10 else c=age(n-1)+2; /当当n1时，此人年龄是他前一个人的年龄加时，此人年龄是他前一个人的年龄加2 return c; /将年龄值带回主函数将年龄值带回主函数运行结果如下：运行结果如下：18函数调用过程如图函数调用过程如图4.12所示。所示。图图4.12在一个函数内部定义的变量是内部变量，它只在本在一个函数内部定义的变量是内部变量，它只在本函数范围内有效，也就是说只有在本函数内才能使函数范

60、围内有效，也就是说只有在本函数内才能使用它们，在此函数以外是不能使用这些变量的。同用它们，在此函数以外是不能使用这些变量的。同样，在复合语句中定义的变量只在本复合语句范围样，在复合语句中定义的变量只在本复合语句范围内有效。这称为内有效。这称为局部变量局部变量(local variable)。如。如4.11 局部变量和全局变量局部变量和全局变量 4.11.1 局部变量局部变量float f1(int a) /函数函数f1int b,c; b、c有效有效a有效有效char f2(int x, int y) /函数函数f2 int i,j; i、j有效有效x、y有效有效int main( ) /主函

61、数主函数int m,n;int p,q; p、q在复合语句中有效在复合语句中有效 m、n有效有效说明：说明：(1) 主函数主函数main中定义的变量中定义的变量(m,n)也只在主函数中也只在主函数中有效有效,不会因为在主函数中定义而在整个文件或程不会因为在主函数中定义而在整个文件或程序中有效。主函数也不能使用其他函数中定义的变序中有效。主函数也不能使用其他函数中定义的变量。量。(2) 不同函数中可以使用同名的变量不同函数中可以使用同名的变量,它们代表不同它们代表不同的对象的对象,互不干扰。互不干扰。例如例如,在在f1函数中定义了变量函数中定义了变量b和和c,倘若在倘若在f2函数中也定义变量函数

62、中也定义变量b和和c,它们在内存中占它们在内存中占不同的单元不同的单元,不会混淆。不会混淆。(3) 可以在一个函数内的复合语句中定义变量可以在一个函数内的复合语句中定义变量,这些这些变量只在本复合语句中有效变量只在本复合语句中有效,这种复合语句也称为这种复合语句也称为分程序或程序块。分程序或程序块。(4) 形式参数也是局部变量。形式参数也是局部变量。例如例如f1函数中的形参函数中的形参a也只在也只在f1函数中有效。其他函数不能调用。函数中有效。其他函数不能调用。(5) 在函数声明中出现的参数名，其作用范围只在在函数声明中出现的参数名，其作用范围只在本行的括号内。本行的括号内。实际上，编译系统对

63、函数声明中的实际上，编译系统对函数声明中的变量名是忽略的，即使在调用函数时也没有为它们变量名是忽略的，即使在调用函数时也没有为它们分配存储单元。例如分配存储单元。例如int max(int a,int b); /函数声明中出现函数声明中出现a、b int max(int x,int y) /函数定义，形参是函数定义，形参是x、y coutxyendl; /合法，合法，x、y在函数体中有效在函数体中有效coutabendl; /非法，非法，a、b在函数体中无效在函数体中无效编译时认为编译时认为max函数体中的函数体中的a和和b未经定义。未经定义。前面已介绍前面已介绍,程序的编译单位是源程序文件程

64、序的编译单位是源程序文件,一个源一个源文件可以包含一个或若干个函数。文件可以包含一个或若干个函数。在函数内定义的在函数内定义的变量是局部变量变量是局部变量,而在函数之外定义的变量是外部而在函数之外定义的变量是外部变量，变量，称为称为全局变量全局变量(global variable,也称全程变也称全程变量量)。全局变量的有效范围为。全局变量的有效范围为从定义变量的位置开从定义变量的位置开始到本源文件结束。始到本源文件结束。如如4.11.2 全局变量全局变量int p=1,q=5;/全局变量全局变量全局变量全局变量c1、c2的作用范围的作用范围 float f1(a)/定义函数定义函数f1int

65、a;int b,c;char c1,c2; /全局变量全局变量全局变量全局变量p、q的作用范围的作用范围char f2 (int x, int y) /定义函数定义函数f2int i,j;main ( )/主函数主函数int m,n;p、q、c1、c2都是全局变量，但它们的作用范围不都是全局变量，但它们的作用范围不同，在同，在main函数和函数和f2函数中可以使用全局变量函数中可以使用全局变量p、q、c1、c2，但在函数，但在函数f1中只能使用全局变量中只能使用全局变量p、q，而，而不能使用不能使用c1和和c2。在一个函数中既可以使用本函数中的局部变量，又在一个函数中既可以使用本函数中的局部变

66、量，又可以使用有效的全局变量。可以使用有效的全局变量。说明：说明：(1) 设全局变量的作用是增加函数间数据联系的渠设全局变量的作用是增加函数间数据联系的渠道。道。(2) 建议不在必要时不要使用全局变量，建议不在必要时不要使用全局变量，因为：因为： 全局变量在程序的全部执行过程中都占用存储全局变量在程序的全部执行过程中都占用存储单元，而不是仅在需要时才开辟单元单元，而不是仅在需要时才开辟单元。 它使函数的通用性降低了，因为在执行函数时它使函数的通用性降低了，因为在执行函数时要受到外部变量的影响。要受到外部变量的影响。(如果将一个函数移到另如果将一个函数移到另一个文件中，还要将有关的外部变量及其值一起移一个文件中，还要将有关的外部变量及其值一起移过去。但若该外部变量与其他文件的变量同名，就过去。但若该外部变量与其他文件的变量同名，就会出现问题，降低了程序的可靠性和通用性。会出现问题，降低了程序的可靠性和通用性。)在在程序设计中，在划分模块时要求模块的内聚性强、程序设计中，在划分模块时要求模块的内聚性强、与其他模块的耦合性弱。即模块的功能要单一（不与其他模块的耦合性弱。即模块的功能要单一（不