第 5 章 函数

第 5 章 函数

5.1 教学要点

在学生具备初步使用函数的基础上，本章将系统介绍函数的定义和函数调用。学习如何 针对具体问题，确定需要使用函数的功能要求，再将功能用函数程序实现，并考虑如何调用 定义好的函数，实现主调函数与被调函数的连接。本章后半部分将讨论函数与变量间的关系，

局部变量、全局变量和静态变量，不同形式的变量在函数中起的作用将不同。本章难点是：

函数功能模块的确定；函数参数确定，函数参数与函数内局部变量的角色分配；函数参数的 传递是值传递，形参的改变不会影响实参的变化。

5.1 节以计算圆柱体体积为例，通过定义体积计算功能的函数和主函数调用的例子，引

出函数定义的一般形式：函数首部加函数体，且在函数结尾处通过return 语句返回结果。本

节要重点掌握两点：

（1）形参、实参及参数传递。形参只能用变量表示，在函数中起作用；实参可以是变 量、常量或表达式，在主调函数中。实参与形参要个数一致，类型一致。参数传递时，实参 把变量、常量的值或者表达式结果值传递给形参。

（2）函数定义首部与声明。二者形式相似，函数声明的目的主要是说明函数的类型和

参数的情况，以保证程序编译时对函数调用是否正确做出判断，声明位置通常在主函数前面。

而函数定义首部位于函数定义的第一行，与函数体连续书写组成函数定义。

接下来，通过3 个例子学习使用函数编写程序的基本方法。第 1 个例子定义的是判断函

数，用整数1 代表结果为真，0 代表假。第 2 个例子更像计算数学意义上的函数，有 π 的计

算结果。第3 个例子，介绍了判断素数的函数，该函数的写法较为经典，要求学生充分理解

算法，并能灵活掌握该函数的其他实现形式。

5.2 节以数字金字塔为例，介绍函数的另一种形式，即不返回结果的函数。不返回结果 的函数在定义、调用、参数传递、函数声明上，思路完全与以前相同，只是函数类型变为 void。重点介绍它适用的场合。

最后，强调函数的优点，即结构化程序设计的思路，包括按自顶向下的方法对问题进行

分析、模块化设计和结构化编码3 个步骤，并引入一些生活中的实例展开说明。

5.3 节以复数运算为例，介绍变量与函数的关系，主要掌握局部变量、全局变量和静态 变量三种形式。需要分清三种变量的作用与定义的位置，区分局部变量与全局变量的异同点，

局部变量与静态局部变量的异同点。最后引入两个实例，财务现金记账和求n 的阶乘，分别

介绍了全局变量和静态局部变量的典型应用。要求学生观察如何通过全局变量返回多个计算 结果，以及如何利用静态局部变量的生存周期保存函数多次调用的结果。

讲授学时：6 学时，实验学时：4 学时。

本章的知识能力结构图见图5.1。

图 5.1 知识能力结构图

5.2 讲稿

1

Chap 5 函数

5.1 计算圆柱体积 5.2 数字金字塔 5.3 复数运算

本章分3 节。

2

本章要点

n函数的作用？如何确定函数功能？

n怎样定义函数？如何调用函数？定义函数与声 明函数有何区别？

n什么是函数的参数？怎样确定函数的参数？

n在函数调用时，参数是如何传递数据的？

n变量与函数有什么关系？如何使用局部变量和 全局变量？

n什么是静态变量？

提出本章的学习要点。

函数概念与定义

函

函数结构

变量与函数 关系

函数声明

函数定义首部

函数体

函数类型 函数参数

函数实现

函数返回

局部变量 /自动变量

全局变量 静态（局部）变量

能 够 根 据 问 题 确 定 函数功能

有 模 块 化 编程思想，

能 够 使 用 函 数 进 行 熟练编程

掌 握 三 种 变 量 的 作用与作用范围，

区 分 静 态 变 量 的

生命周期

3

5.1 计算圆柱体积

n 5.1.1 程序解析

n 5.1.2 函数的定义

n 5.1.3 函数的调用

n 5.1.4 函数程序设计

本章共分为4 小节。

4

5.1.1 程序解析－计算圆柱体积

例5-1 输入圆柱体的高和半径，求圆柱体积，

volume=π*r²*h。

要求定义和调用函数cylinder (r, h )计算圆 柱体的体积。

以简单例子入门，整体说明函数结构。

可以先请学生回顾第二章中学习过的函 数结构。

5 /* 计算圆柱体积 */ 例5-1源程序

#include <stdio.h>

double cylinder (double r, double h); /* 函数声明*/

int main( void ) {

double height, radius, volume;

printf ("Enter radius and height: ");

scanf ("%lf%lf", &radius, &height);

/* 调用函数，返回值赋给volume */

volume =

cylinder (radius, height );

printf ("Volume = %.3f\n", volume);

return 0;

}

主函数结构，重点关注函数声明与函数调 用形式

6

例5-1源程序

/* 定义求圆柱体积的函数 */

double cylinder (double r, double h) {

double result;

result =3.1415926 * r * r * h; /* 计算体积 */

return result;

}

Enter radius and height: 3.0 10 Volume = 282.743

Cylinder 函数的定义，重点关注函数首部 与函数声明的区别、函数结果返回的形式

。

7

例5-1源程序

#include <stdio.h>

double cylinder (double r, double h); /* 函数声明*/

int main( void )

{ double height, radius, volume;

printf ("Enter radius and height: ");

scanf ("%lf%lf", &radius, &height);

volume =

cylinder (radius, height );

printf ("Volume = %.3f\n", volume);

return 0;

}

double cylinder (double r, double h) {

result =3.1415926 * r * r * h;

return result;

}

Enter radius and height: 3.0 10 Volume = 282.743

问题：

函数是如何运行的？

重点介绍函数的调用过程：

l main 函数àcylinder 函数 l 实参à形参

l return 的结果返回。

再对比一下函数首部与函数声明。

8

5.1.2 函数的定义

n函数是指完成一个特定工作的独立程序模块。

¨库函数：由C语言系统提供定义 如scanf（）、printf（）等函数

¨自定义函数：需要用户自己定义 如计算圆柱体体积函数cylinder（）

nmain()也是一个函数，C程序由一个main()或多个 函数构成。

n程序中一旦调用了某个函数，该函数就会完成特定 的计算，然后返回到调用它的地方。

¨函数经过运算，得到一个明确的运算结果，并需要回送 该结果。例如，函数cylinder()返回圆柱的体积。

概括一下到目前用过的函数：

main---主函数

printf、scanf---系统函数 cylinder---自定义函数 问 题 ：函数到底有什么作用？

根据作用（是否有运算结果值）分成 2 类，下面根据这两类分别讨论函数定义

9

5.1.2 函数定义

函数类型 函数名（形参表） /* 函数首部 */

{

函数实现过程

return 表达式；

}

把函数运算的结果回送给主函数

只能返回一个值 函数返回值的类型

没有分号 double cylinder (double r, double h) { double result;

result = 3.1415926 * r * r * h;

return result;

}

先介绍有结果值的函数，主要体现在：

1、 函数有确切类型---函数首部 2、 return 语句

函数类型与 return 返回的表达式类 型应一致。

10

double cylinder (double r, double h)

{

double result;

result =3.1415926 * r * r * h; /* 计算圆柱体积 */

return result; /* 返回运算结果*/

}

分析函数的定义

函数类型 函数名 形参表

与函数类型一致

仍关注函数首部----形参表：

建议和学生讨论一下什么是形参（函 数计算必须提供的已知条件），可以举一 个例子（比如1！+2！+...+n！），形参是什 么？再问：计算过程中要用到的循环变量 i、求和值 sum 是否也是形参？

提 醒 ：形参表定义时每个参数名都需 要类型指定。

11

形参

类型1 参数1 ，类型2 参数2 ，……，类型n 参数n 参数之间用逗号分隔，每个参数前面的类型都必须分别写明

函数类型 函数名（形参表）

{

函数实现过程 return 表达式；

}

double cylinder (double r, double h) { double result;

result =3.1415926 * r * r * h;

return result;

}

小结一下函数结构组成：

函数首部（函数类型、函数名、形参 表）----无分号，它不是一个完整的语句。

函数体（函数实现、函数返回---注意 类型）。

12

5.1.3 函数的调用

n定义一个函数后，就可以通过程序来调用这 个函数。

n调用标准库函数时，在程序的最前面用

#include命令包含相应的头文件。

n调用自定义函数时，程序中必须有与调用函 数相对应的函数定义。

本小节主线：函数调用（函参数传递）+

返回

什么是函数调用？

——可以从系统函数scanf 和 printf 解释；

任何函数调用都要有来源：

l include（系统函数），调用标准库函数

所需包含的头文件可参阅附录A

l 自定义函数定义

13

1．函数调用的形式

n函数调用的一般形式为：

函数名( 实际参数表)

n对于实现计算功能的函数，函数调用通常出 现在两种情况：

¨赋值语句

volume = cylinder(radius, height );

¨输出函数的实参

printf(“%f”, cylinder(radius, height ) );

函数调用形式：

l 有返回值

n 表达式调用形式 n 函数参数形式 l 无返回值

n 调用语句

1、 在函数调用时，实参前不要加数据类 型；

2、 函数调用可以直接作为输出参数

14

2. 函数调用的过程

n计算机在执行程序时，从主函数main开始 执行，如果遇到某个函数调用，主函数被 暂停执行，转而执行相应的函数，该函数 执行完后，将返回主函数，然后再从原先 暂停的位置继续执行。

n函数遇return返回主函数

结合函数调用的单步调试工具，用实 例演示程序流程

15 #include <stdio.h> 分析函数调用的过程

double cylinder (double r, double h);

int main( void )

{ double height, radius, volume;

printf ("Enter radius and height: ");

scanf ("%lf%lf", &radius, &height);

volume =

cylinder (radius, height );

printf ("Volume = %.3f\n", volume);

return 0;

}

double cylinder (double r, double h) {

result =3.1415926 * r * r * h;

return result;

}

调用函数 实参à形参

执行函数中的语句 返回调用它的地方

穿插介绍单步调试工具的使用。

16

3．参数传递

n函数定义时的参数被称为形式参数（简称形参）

double cylinder (double

r, double h)；

n函数调用时的参数被称为实际参数（简称实参）

volume = cylinder (radius,height);

n参数传递：实参à形参

¨在参数传递过程中，实参把值复制给形参。

¨形参和实参一一对应：数量一致，类型一致，顺序一致

¨形参：变量，用于接受实参传递过来的值

¨实参：常量、变量或表达式 单向传递

参数传递是函数内容的难点：

1、 分清形参与实参的概念

2、 形参的形式——只能是变量，在函数 首部定义

3、 实参的形式可以是：变量、常量或表 达式

4、 参数传递：实参把结果值传给形参 5、 形参改变不影响实参变量（单向传递）

17

4．函数结果返回

n完成确定的运算，将运算结果返回给主调函 数。

n函数结果返回的形式：

¨return 表达式；

¨return (表达式)；

本例子的函数调用是针对有返回值 函数——采用赋值表达式形式；sssb

对上一页讲到的执行流程在本例子 中给予具体解释，加深学生理解：当调用 cylinder 时，main 函数并未结束，只是暂 停，等cylinder 结束后，main 再继续

提醒学生：函数声明别忘

18

【例5-2】定义判断奇偶数的函数even (n)

定义一个判断奇偶数的函数even (n)，当n为偶数时返回1，否 则返回0。

/* 判断奇偶数的函数 */

int even (int n) /* 函数首部 */

{

if(n%2 == 0) /* 判别奇偶数 */

return 1;

else

return 0;

}

如何调用该函数？

#include <stdio.h>

int main( void ) { int x,sum=0 ;

。。。。

if (

even(x)

return 0;

}

本例子的函数实现较简单。作为判 断 类型 的函数，需要对判断结果的真假自行定义 结果值，比如真 1/假 0，同时主函数调用 形式要与之相匹配：

if（even(x)= =1）

也可以简化为

if（even(x)）——学生往往难理解 这样的判断函数实现方法可以适用于 素数判断等。

19

5．函数原型声明

函数类型 函数名( 参数表) ；

double cylinder (double r, double h);

void pyramid (int n);

n函数必须先定义后调用，将主调函数放在被调函 数的后面，就像变量先定义后使用一样。

n如果自定义函数在主调函数的后面，就需要在函 数调用前，加上函数原型声明。

n函数声明：说明函数的类型和参数的情况，以保 证程序编译时能判断对该函数的调用是否正确。

只写函数定义中的第1行（函数首部），并以分号结束。

强调两点：

1、函数原型声明的位置与形式（简单记 忆：即函数首部加分号）

2、函数原型声明的作用（同变量声明）

20

§5.1.3 函数调用

小结：

在执行函数调用时，实参把值计算出来，拷贝 给相应位置的形参；函数执行完后，通过 ret urn( )，可返回一个结果值。

实参与形参 有多个实参时 形参的改变

个数相同、类型一致 后面的先计算 不影响实参 变量的值

只能返回一个结果，

类型与函数定义时一致

要调用函数，

必须先要声明！

强调实参与形参之间的“三个一致”原则：

1、个数一致 2、类型一致 3、顺序一致

可借鉴例子演示当一致原则不符合时，程 序会出现什么结果，加深印象。

21

5.1.4 函数程序设计

例5-3 输入精度e，使用格里高利公式求π的 近似值，精确到最后一项的绝对值小于e。

要求定义和调用函数 funpi(e) 求π的近似 值。

… +

− +

−

= 7

1 5 1 3 1 1 4 π

什么做 参数？

本节通过 2 个例子学习函数程序设计方

法。

例5-3，多项式计算，首先分析函数功能、

参数、结果返回。

22 /* 用格里高利公式计算π的近 例5-3 源程序

似值，精度为e */

#include <stdio.h>

#include <math.h>

double funpi (double e);

int main (void) { double e, pi;

printf ("Enter e:");

scanf ("%lf", &e);

pi = funpi (e);

printf ("pi = %f\n", pi);

return 0;

}

double funpi (double e) { int denominator, flag;

double item, sum;

flag = 1;

denominator = 1;

item = 1.0;

sum = 0;

while (fabs (item) >= e){

item = flag * 1.0 / denominator;

sum = sum + item;

flag = -flag;

denominator = denominator + 2;

}

return sum * 4;

}

Enter e: 0.0001 pi = 3.1418

分析：

1、 明确函数形参与函数内局部变量。

2、 函数调用形式（赋值表达式）

3、 函数结果返回形式：表达式 4、 函数声明构成

23

例5-4 判断素数的函数

例5-4 求100以内的全部素数，每行输出10个。素 数就是只能被1和自身整除的正整数，1不是素数，

2是素数。

要求定义和调用函数prime (m)判断m是否为 素数，当m为素数时返回1，否则返回0。

n算法描述：对2～100之间的每个数进行判断，若 是素数，则输出该数。

for(m = 2; m <= 100; m++) if (m是素数)

printf("%d ", m);

prime(m) != 0

本例过程实现比even 函数复杂些。但首先 要确定函数功能：是只判素数还是实现

“100 以内的全部素数的输出”？——我 们选择素数判断，因为这是一个相对通用 的功能，被重复使用的机会多。

重点关注：

1、 自定义判断结果值；

2、 函数调用形式。

24

例5-4 源程序

#include <stdio.h>

#include <math.h>

int prime (int m);

int main(void) { int count, m;

count = 0;

for(m = 2; m <= 100; m++){

if ( prime(m) != 0 ){

printf("%6d", m );

count++;

if (count %10 == 0) printf ("\n");

} } printf ("\n");

}

int prime (int m) { int i, n;

if ( m == 1 ) return 0;

n = sqrt (m);

for( i = 2; i <= n; i++) if (m % i == 0){

return 0;

} return 1;

}

prime 函数有 3 个 return 语句，意味着函数 有3 个返回点：

1、 if ( m == 1 ) 1 非素数

2、 if (m % i == 0) 被整除，非素数 3、 函数结尾处：确保 m 不是 1 也没

有被整除，是素数 讨论：

1、 只用一个 return 语句的实现；

2、 调用时不用!=0 该如何实现。

25

5.2 数字金字塔

n5.2.1 程序解析

n5.2.2 不返回结果的函数

n5.2.3 结构化程序设计思想

再介绍无结果值的函数，主要体现在：

1、 函数类型---void 2、 可以没有 return 语句

和学生讨论一下：无结果返回的函数的作 用---结构化思想

26

例5-5 输出5之内的数字金字塔。

/* 输出数字金字塔 */

#include <stdio.h>

void pyramid (int n); /* 函数声明*/

int main (void) {

pyramid(5); /* 调用函数，输出数字金字塔 */

return 0;

}

void pyramid (int n) /* 函数定义*/

{ int i, j;

for (i = 1; i <= n; i++){ /* 需要输出的行数 */

for (j = 1; j <= n-i; j++) /* 输出每行左边的空格 */

printf(" ");

for (j = 1; j <= i; j++) /* 输出每行的数字 */

printf(" %d ", i); /* 每个数字的前后各有一个空格 */

putchar ('\n');

} }

1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 for (i = 1; i <= n; i++) {

一行的处理 }

一行中的空格处理；

一行中的数字显示 }

for (i = 1; i <= n; i++) { for (j = 1; j <= n-i; j++)

printf(“ ”);

一行中的数字显示 }

向学生指出本例子主函数的简洁性--- 使用函数的优点；

二维输出格式一般需要二重循环，但 从思路上可以先讲一重（外循环），进 而对于一行的实现，又需要一层循环，

从而构成了二重循环。

27

5.2.2 不返回运算结果的函数定义

void

{ /* 函数体 */

函数实现过程

return； /* 可以省略return */

}

这类函数通常用于屏幕输出等 表示不返回结果

不能省略

, 否则

函数类型被默认定义为int

起计算作用的函数结果返回，学生比 较容易理解，但要注意类型；

对于无结果返回的函数，其作用是在 函数过程中完成（屏幕或变量的改变），

不使用return 时，以函数体右大括号返回 函数调用过程：执行流程改变需向学生交 待清楚。

对于无返回值的函数，可以不需要 return 语句，到函数结束时的最后一个大括号也 能返回。

28

5.2.2 不返回运算结果的函数定义

n由于函数没有返回结果，函数调用不可能出现在表达式 中，通常以独立的调用语句方式，如pyramid(5);

n不返回结果的函数，在定义、调用、参数传递、函数声 明上，思路完全与以前相同，只是函数类型变为void。

n它适用把一些确定的、相对独立的程序功能包装成函数。

¨主函数通过调用不同的函数，体现算法步骤

¨各步骤的实现由相应函数完成

¨简化主函数结构，以体现结构化程序设计思想。

解单介绍不返回结果函数的适用及常用 场合，通常不是为了计算得到某个结果，

而是要用程序产生某些效果，如打印屏幕 等。

需强调的是：不返回结果的函数可以没有 return 语句，但并不意味着不能返回，遇 到函数体最后的大括号可以自动返回主 调函数，可通过单步演示加深印象。

29

5.2.3

结构化程序设计思想

n结构化程序设计(Structured Programming)

¨程序设计技术

¨C语言是结构化程序设计语言

n强调程序设计的风格和程序结构的规范化，

提倡清晰的结构

¨基本思路是将一个复杂问题的求解过程划分为若 干阶段，每个阶段要处理的问题都容易被理解和 处理。

¨按自顶向下的方法对问题进行分析、模块化设计 和结构化编码等3个步骤。

可简单结合“软件工程”的概念介绍模块 化程序设计思想，以生活中的实际例子举 例说明。

30

1. 自顶向下的分析方法

n把大的复杂的问题分解成小问题后再解决

¨面对一个复杂的问题，首先进行上层（整体）

的分析，按组织或功能将问题分解成子问题

¨如果子问题仍然十分复杂，再做进一步分解，

直到处理对象相对简单，容易处理为止。

¨当所有的子问题都得到了解决，整个问题也就 解决了。

n每一次分解都是对上一层的问题进行细化和 逐步求精，最终形成一种类似树形的层次结 构，来描述分析的结果。

可结合“瀑布式”概念简单介绍。

31

学生成绩统计程序

成绩输入 数据计算 数据查找 输出成绩

计算学生平均分 计算课程平均分

学生成绩统计程序的层次结构图

模块用函数实现

要求学生掌握层次结构图的画法，体现在 实验报告中。

32

2. 模块化设计

n将模块组织成良好的层次系统

¨顶层模块调用其下层模块以实现程序的完整功能

¨每个下层模块再调用更下层的模块，从而完成程序的 一个子功能，

¨最下层的模块完成最具体的功能。

n遵循模块独立性的原则，即模块之间的联系应尽 量简单。

¨模块用函数实现。

¨一个模块只完成一个指定的功能。

¨模块之间只通过带参数的函数进行调用。

模块化设计有利于多人合作的大型软件 开发，强调团队精神，共享意识。

33

3. 结构化编码主要原则

n经模块化设计后，每一个模块都可以独立编码。编 程时应选用顺序、选择和循环三种控制结构

n对变量、函数、常量等命名时，要见名知意，有助 于对变量含义或函数功能的理解。

n在程序中增加必要的注释，增加程序的可读性。

n要有良好的程序视觉组织，利用缩进格式

n程序要清晰易懂，语句构造要简单直接

n程序有良好的交互性，输入有提示，输出有说明

强调代码的规范性、可读性、美观程度等，

尤其要重视注释的作用。

34

5.3 复数运算

5.3.1 程序解析

5.3.2 局部变量和全局变量

5.3.3 变量生命周期和静态局部变量

本节新的内容：全局变量与静态变量，它 们都是与函数相关的。

35

例5-6 分别输入2个复数的实部与虚部，用函 数实现计算2个复数之和与之积。

n分析

¨若2个复数分别为：

c1=x1+y1i , c2=x2+y2i，

¨则：

c1+c2 = (x1+x2) + (y1+y2)i

c1*c2 = (x1*x2-y1*y2) + (x1*y2+x2*y1)i

该例的特殊之处在于，需要返回两个计算 结果，而通过常规函数调用是无法实现 的，需要考虑引入全局变量。

36

#include<stdio.h>

float result_real, result_imag; /* 全局变量，用于存放函数结果 */

/* 函数声明 */

void complex_prod(float real1, float imag1, float real2, float imag2);

void complex_add(float real1, float imag1, float real2, float imag2);

int main(void) {

float imag1, imag2, real1, real2; /* 两个复数的实、虚部变量 */

printf("Enter 1st complex number(real and imaginary): ");

scanf("%f%f", &real1, &imag1); /* 输入第一个复数 */

printf("Enter 2nd complex number(real and imaginary): ");

scanf("%f%f", &real2, &imag2); /* 输入第两个复数 */

complex_add(real1, imag1, real2, imag2); /* 求复数之和 */

printf("addition of complex is %f+%fi\n", result_real, result_imag);

complex_prod(real1, imag1, real2, imag2); /* 求复数之积 */

printf("product of complex is %f+%fi\n", result_real, result_imag);

return 0;

}

运行结果

Enter 1st complex number(real and imaginary):1 1 Enter 2nd complex number(real and imaginary):-2 3 addition of complex is -1.000000+4.000000i product of complex is -5.000000+1.000000i

将复数之积的实部与虚部定义为全局变 量，扩大其作用范围。

37

void complex_add(float real1, float imag1, float real2, float imag2)

{

result_real = real1 + real2;

result_imag = imag1 + imag2;

}

void complex_prod(float real1, float imag1, float real2, float imag2)

{

result_real = real1*real2 - imag1*imag2;

result_imag = real1*imag2 + real2*imag1;

}

让学生观察，result_real 和 result_imag 两 个变量在complex_add()和 complex_prod() 中是否有定义？体会全局变量与局部变 量定义位置的不同。

38

5.3.2 局部变量和全局变量

n局部变量

¨在函数内定义的变量（包括形参）

作用范围：本函数内部

¨定义在复合语句内的变量 作用范围：复合语句内部

n全局变量

在函数以外定义的变量，不从属于任一函数。

作用范围：从定义处到源文件结束（包括各函数）

前面使用的变量均为局部变量——在函 数内使用，这里再增加一种在复合语句内 使用的局部变量。

全局变量是相对于局部变量而言的——

不属于任意函数的，在函数外定义，包括 主函数。

39

例5-6 在复合语句中定义局部变量。

#include <stdio.h>

int main (void) {

int a;

a = 1;

{ /* 复合语句开始 */

int b = 2;

b = a + b;

a = a + b;

} /* 复合语句结束 */

printf ("%d " , a );

return 0;

}

b: 小范围内的临时变量 输出：

4

改成b会如何？

学习复合语句内使用的局部变量的使用，

注意变量b 的有效范围（复合语句内）

40

例5-7 全局变量定义

#include "stdio.h"

int x; /* 定义全局变量x */

int f( ) {

int x = 4; /* x为局部变量 */

return x;

} int main(void) {

int a = 1;

x= a; /* 对全局变量 x 赋值 */

a = f( ); /* a的值为4 */

{ int b = 2;

b = a + b; /* b的值为4 */

x= x+ b; /* 全局变量运算 */

}

printf("%d %d" , a, x);

return 0;

}

若局部变量与全局变量 同名，局部变量优先

输出：

4, 7

注意全局变量的有效范围，一旦局部变量 与全局变量同名，局部变量优先

41

变量作用范围示例

int x=1;

void main( ) { int a=2;

……..

{ int b=3;

…..

} f( );

………..

} int t=4 ; void f( ) { int x=5, b=6;

…….

} int a=7;

x=? a=? b=?

b=?

x=5 b=6 t=4 a没定义 x=? b=? t=? a=?

静态变量x,t,a 所处位置不同，作用范围不

同。本例中 a 虽然是全局变量，但因位于

程序最后，未起任何作用。

42

n【例5-8】

¨用函数实现财务现金记账。先输入操作类型(1 收入，2支出，0结束)，再输入操作金额，计算 现金剩余额，经多次操作直到输入操作为0结 束。要求定义并调用函数，其中现金收入与现 金支出分别用不同函数实现。

n分析：

¨设变量cash保存现金余额值，由于它被主函数、

现金收入与现金支出函数共用，任意使用场合 其意义与数值都是明确和唯一的，因此令其为 全局变量。

分析变量cash 被设置为全局变量的原因

43

#include<stdio.h>

float cash; /* 定义全局变量，保存现金余额 */

void income(float number), expend(float number); /* 函数声明 */

int main(void) { int choice;

float value;

cash = 0; /* 初始金额=0 */

printf("Enter operate choice(0--end, 1--income, 2--expend):");

scanf("%d", &choice); /* 输入操作类型 */

while (choice != 0){ /* 若输入类型为0，循环结束 */

if (choice == 1 || choice == 2) {

printf("Enter cash value:"); /* 输入操作现金额 */

scanf("%f", &value);

if (choice == 1) income(value); /* 函数调用，计算现金收入 */

else expend(value); /* 函数调用，计算现金支出 */

printf("current cash:%.2f\n", cash);

}

printf("Enter operate choice(0--end, 1--income, 2--expend):");

scanf("%d", &choice); /* 继续输入操作类型 */

} return 0;

}

/* 定义计算现金收入函数 */

void income(float number)

{ cash= cash + number; /* 改变全局变量cash */

}

/* 定义计算现金支出函数 */

void expend(float number)

{ cash= cash - number; /* 改变全局变量cash */

}

Enter operate choice(0--end, 1--income, 2--expend):1 Enter cash value:1000

current cash:1000.00

Enter operate choice(0--end, 1--income, 2--expend):2 Enter cash value:456

current cash:544.00

Enter operate choice(0--end, 1--income, 2--expend):0

同时强调全局变量不能滥用，及有可能带 来的副作用。

44

5.3.2 局部变量和全局变量

n讨论

¨全局变量比局部变量自由度大，更方便 ？ n引起注意

¨对于规模较大的程序，过多使用全局变量会带来 副作用，导致各函数间出现相互干扰。如果整个 程序是由多人合作开发，各人都按自己的想法使 用全局变量，相互的干扰可能会更严重。

¨因此在变量使用中，应尽量使用局部变量，从某 个角度看使用似乎受到了限制，但从另一个角度 看，它避免了不同函数间的相互干扰，提高了程 序质量。

注意全局变量的有效范围，一旦局部变量 与全局变量同名，局部变量优先

45

n变量生命周期

变量从定义开始分配存储单元，到运行结束存储单元被回收 的整个过程。

n自动变量（

auto

auto

char c1; çè

auto

¨函数调用时，定义变量，分配存储单元。

¨函数调用结束，收回存储单元。

n全局变量：从程序执行开始，到程序的结束，存储单 元始终保持。

5.3.3 变量生命周期和静态局部变量

变量生 命 周 期 与作 用 范 围 是两个不同概 念，它是指变量被系统分配单元到被回收 的时间。在生命周期内，变量可能处于作 用范围中，也可能不在作用范围中。但变 量不在生命周期内，必定不会有作用范 围。

46

C程序存储分布示意图（例5-6）

从内存空间分配引入静态变量概念：

内存分系统区和用户区，用户区又分程序 区与数据区，数据区再分静态与动态。

静态变量的生命期较动态变量长。

47

static

n作用范围：局部变量

n生命周期：全局变量

静态局部变量

静态变量定义及特征。

48

【例5-9】输入正整数n，输出1！~n！的值。要求定 义并调用含静态变量的函数fact_s(n)计算n！。

#include <stdio.h>

double fact_s(int n);

int main(void) {

int i, n;

printf("Input n:");

scanf("%d", &n);

for(i=1; i <= n; i++)

printf("%3d!=%.0f\n", i, fact_s(i)); /* 输出i和i! */

return 0;

}

double fact_s(int n)

{ static double f = 1; /* 定义静态变量，第一次赋值为1 */

f = f * n; /* 在上一次调用时的值上乘n */

return(f);

}

fact_s()函数中并没有循环语句，

它是靠静态变量f保存着上次函数 调用时，计算得到的(n-1)!值，再 乘上n，实现n！的计算。

通过这个例子可以较好的理解静态变量

的使用。要解释静态变量 f 的初值规定、

第二次进入函数时f 的值

静态变量通常要多次调用函数才会显示 作用。

49

静态局部变量

n自动变量如果没有赋初值，其存储单元中将 是随机值。

n就静态变量而言，如果定义时没有赋初值，

系统将自动赋0。

n赋初值只在函数第一次调用时起作用，以后 调用都按前一次调用保留的值使用。

n静态局部变量受变量作用范围限制，不能作 用于其他函数（包括主函数）。

特点：

1、初值自动赋为 0 2、初值第一次有效

50

静态局部变量

n静态变量与全局变量均位于静态存储区

¨他们的共同点是生命周期贯穿整个程序执行过程。

¨区别在于作用范围不同，全局变量可作用于所有 函数，静态变量只能用于所定义函数，而不能用 于其他函数。

静态局部变量具有全局变量的生命周期、

局部变量的作用范围。

51

本章小结

n系统介绍函数的定义和函数调用

¨学习如何针对具体问题，确定需要使用函数的 功能要求，再将功能用函数程序实现

¨考虑如何调用定义好的函数，实现主调函数与 被调函数的连接

¨确定参数功能，掌握参数的传递实现 n函数与变量间的关系，不同形式的变量在

函数中起的作用不同。

¨局部变量、全局变量和静态变量

回顾和总结本章的教学要点，对学生提出 能力要求：

• 能够根据问题合理确定函数功能

• 能够使用函数结构进行熟练编程

• 能够重点掌握参数的定义、传递 能够合理运用全局变量、静态变量

5.3 练习与习题参考答案

5.3.1 练习参考答案

【练习5-1】使用函数求１到ｎ之和： 输入一个正整数 n，输出 1~n 之和。要求定义和调用 函数sum(n)求 1~n 之和。若要计算 m~n（m<n）之和，又该如何定义函数？试编写相应程序。

解答：

#include <stdio.h>

int sum(int m, int n);

int main(void) {

int m, n;

scanf("%d%d", &m, &n);

printf("sum = %d\n", sum(m, n));

return 0;

}

int sum(int m, int n) {

int result, i;

result = 0;

for(i = m; i <= n; i++) result = result + i;

return result;

}

#include <stdio.h>

int max(int a, int b);

int main(void) {

int a, b, maximum;

scanf("%d%d",&a, &b);

maximum = max(a, b);

printf("max(%d,%d) = %d\n", a, b, maximum);

return 0;

}

int max(int a, int b) {

if(a > b) return a;

else

return b;

}

【练习5-3】数字金字塔：输入一个正整数 n， 输出 n 行数字金字塔。试编写相应程序。

解答：

#include <stdio.h>

void pyramid(int n);

int main(void) {

int n;

scanf("%d", &n);

pyramid(n);

return 0;

}

void pyramid(int n) {

int i, j;

for(i = 1; i <= n; i++){

for(j = 1; j <= n - i; j++) printf(" ");

for(j = 1; j <= i; j++)

【练习5-4】思考： 若把例 5-9 中静态变量ｆ定义成普通局部变量，还能实现计算ｎ！吗？

请上机检验。若把ｆ 换成全局变量又会如何？

解答：如果把静态变量ｆ定义成普通局部变量，则每次进入函数时变量f 的值都会重新赋值

为1，不能保留上次调用的计算结果，那么就无法实现计算 n!。如果把 f 换成全局变量，也

可以实现计算n!。

5.3.2 习题参考答案 一、选择题

1 2 3 4 5 6

D D B A C B

二、填空题

1、2357

2、int fun1(int m); int m k=m%10; m=m/10 3、char zf printf(" "); i=1;i<=n;i++

三、程序设计题

1. 使用函数计算分段函数的值：输入 x，计算并输出分段函数 f(x)的值。要求定义和调用函 数sign(x)实现该分段函数。试编写相应程序。

解答：

#include <stdio.h>

int sign(int x);

int main(void) {

int x, y;

scanf("%d",&x);

y = sign(x);

printf("f(%d) = %d\n", x, y);

return 0;

}

int sign(int x) {

int y;

if(x > 0) y = 1;

else if(x == 0) y = 0;

else y = -1;

return y;

程序。

解答：

#include <stdio.h>

int even(int n);

int main(void) {

int n, sum;

scanf("%d",&n);

sum = 0;

while(n > 0){

if(even(n) == 0) sum = sum + n;

scanf("%d", &n);

}

printf("The sum of the odd numbers is %d.\n", sum);

return 0;

}

int even(int n) {

int y;

if (n % 2 == 0) y = 1;

else y = 0;

return y;

}

3. 使用函数计算两点间的距离： 给定平面任意两点坐标(x1, y1)和(x2, y2)，求这两点之间 的距离（保留２位小数）。要求定义和调用函数dist(x1, y1, x2, y2)计算两点间的距离。试编 写相应程序。

解答：

#include <stdio.h>

#include <math.h>

double dist(double x1, double y1, double x2, double y2);

int main(void) {

double distance, x1, y1, x2, y2;

scanf("%lf%lf%lf%lf", &x1, &y1, &x2, &y2);

distance = dist(x1, y1, x2, y2);

double dist(double x1, double y1, double x2, double y2) {

return sqrt((x1-x2)*(x1-x2)+(y1-y2)*(y1-y2));

}

4. 利用函数计算素数个数并求和：输入2 个正整数 m 和 n（1<=m,n<=500），统计并输出 m 到 n 之间的素数的个数以及这些素数的和。素数就是只能被 1 和自身整除的正整数，1 不是素数，2 是素数。要求定义并调用函数 prime(m) 判断 m 是否为素数，当 m 为素数时 返回1，否则返回 0。

解答：

#include "stdio.h"

#include "math.h"

int main(void) {

int count, i, m, n, sum;

int prime(int m);

scanf("%d%d", &m, &n);

count = sum = 0;

for(i = m; i <= n; i++) if(prime(i) != 0){

count++;

sum = sum + i;

}

printf("Count = %d, sum = %d\n", count, sum);

}

int prime(int m) {

int k, i;

if(m == 1) return 0;

k = sqrt(m);

for(i = 2; i <= k; i++) if(m % i == 0) return 0;

return 1;

}

5．使用函数统计指定数字的个数：读入一个整数，统计并输出该数中"2"的个数。要求定义 并调用函数countdigit (number, digit)，它的功能是统计整数number中数字digit的个数。例如, countdigit(12292, 2) 的返回值是3。试编写相应程序。

解答：

#include "stdio.h"

scanf("%d", &in);

count = countdigit(in, 2);

printf("Number %d of digit 2: %d\n", in, count);

return 0;

}

int countdigit(int number, int digit) {

int count;

if(number < 0) number = -number;

count = 0;

do{

if(number % 10 == digit) count++;

number = number / 10;

}while(number != 0);

return count;

}

6．使用函数输出水仙花数：输入 2 个正整数 m 和 n(1<=m,n<=1000)，输出 m 到 n 之间 的 所 有 满 足 各 位 数 字 的 立 方 和 等 于 其 自 身 的 数 。 要 求 定 义 并 调 用 函 数 is(number)判断 number 的各位数字之立方和是否等于其自身，若相等则返回 1，否则返回 0。试编写相应 程序。

解答：

#include "stdio.h"

int is(int number);

int main(void) {

int i, m, n;

scanf("%d%d", &m, &n);

printf("result:\n");

for(i = m; i <= n; i++) if(is(i) != 0)

printf("%d\n", i);

return 0;

}

int is(int number) {

digit = temp % 10;

temp = temp / 10;

sum = sum + digit * digit * digit;

}

return sum == number;

}

7. 使用函数求余弦函数的近似值：输入精度 e 和 x，用下列公式求 cos(x)的近似值，精确到 最后一项的绝对值小于e。

! ...

6 x

! 4 x

! 2 x

! 0 ) x x ( cos

6 4 2 0

+

− +

−

=

要求定义并调用函数 funcos(e,x)计算 cos(x) 的近似值。试编写相应程序。

解答：

#include "stdio.h"

#include "math.h"

double funcos(double e, double x);

int main(void) {

double e, sum, x;

scanf("%le%le", &e, &x);

sum = funcos(e, x);

printf("sum = %f\n", sum);

return 0;

}

double funcos(double e, double x) {

int flag, i;

double item, sum, tmp, power;

flag = 1;

power = 1;

tmp = 1;

i = 0;

item = 1;

sum = 0;

while(fabs(item) >= e){

item = flag * power / tmp;

sum = sum + item;

power = power * x * x;

return sum;

}

5.4 实验指导教材参考答案

一、调试示例：略 二、基础编程题

（1）使用函数计算分段函数的值：输入 x，计算并输出下列分段函数 sign(x) 的值。要求 定义和调用函数 sign(x) 实现该分段函数。

1 x＞0 sign(x) = 0 x＝0 -1 x＜0

解答：参见《C 语言程序设计》习题 5 中的三、程序设计题，第 1 题。

（2）使用函数求奇数和：输入一批正整数（以零或负数为结束标志），求其中所有奇数的 和。要求定义和调用函数 even(n) 判断整数的奇偶性，当 n 为偶数时返回 1，否则返回 0。

解答：参见《C 语言程序设计》习题 5 中的三、程序设计题，第 2 题。

（3）使用函数计算两点间的距离：给定平面任意两点坐标(x1,y1)和(x2,y2)，求这两点之间 的距离（保留 2 位小数）。要求定义和调用函数 dist(x1, y1, x2,y2)计算两点间的距离。

解答：参见《C 语言程序设计》习题 5 中的三、程序设计题，第 3 题。

（ 4）使用函数计算素数个数并求和：输入两个正整数 m 和 n(1≤m,n≤500)，统计并输出 m 和 n 之间的素数的个数以及这些素数的和。素数就是只能被 1 和自身整除的正整数，1 不是素数，

2 是素数。要求定义并调用函数 prime(m)判断 m 是否为素数，当 m 为素数时返回 1，否则返回 0。

解答：参见《C 语言程序设计》习题 5 中的三、程序设计题，第 4 题。

（5）使用函数判断完全平方数：输入一个正整数 n，判断其是否为完全平方数，如果是，

则输出“YES”，如果不是，则输出“NO”。要求定义并调用函数 IsSquare(n)，判断 n 是否 为完全平方数。

解答：

#include <stdio.h>

#include <math.h>

int IsSquare(int n);

int main(void) {

int n;

scanf("%d", &n);

}

return 0;

}

int IsSquare(int n) {

if (n < 0) { return 0;

}

int s = (int) sqrt((double) n);

if (s * s == n) { return 1;

} else { return 0;

} }

三、改错题

改正下列程序中的错误，求 1! + 2! + … + 10!，要求定义并调用函数 fact(n)计算 n!，函数 类型是 double。

（1）初次编译后共有 4 个[Error]，请填写出错信息并分析原因。

出错信息： expected `,' or `;' before "int"

出错原因： double fact(int n) 函数声明后面少了一个分号

（2）改正编译错误后，程序又出现其他编译错误，请填写出错信息并分析原因。

出错信息： expected unqualified-id before '{' token 出错原因： double fact(int n); 函数定义首部多了一个分号

（3）改正编译错误后，程序还有其他编译错误，请填写出错信息并分析原因。

出错信息： non-lvalue in assignment 出错原因： 赋值运算符左边必须为一个变量 错误行号： 20 正确代码： result = result * i;

（4）改正上述错误后，再次编译无错误出现，运行程序。

运行结果为： 1!+2!+…+10! = 1.#QNAN0 ，是否正确： 否

（5）请仔细分析错误产生的原因，模仿调试示例中的方法进行调试改错，简要说明你

的方法并给出正确语句：

方 法 ： 在主程序第 9 行设置断点，执行到此处后观察 sum 的值，发现 sum 未初始化 为 0。改正后重新执行到该行语句，并跳入 fact 函数内部，发现 result 未初始化，将 result 初始值设为1 后重新执行到该行语句，计算阶乘正确，但是由于缺少 return 语句结果无法返

回。增加return 语句后返回到主函数，通过计算得到正确结果。最后将循环全部执行完，发

现循环控制变量i 的终值错误，原因是 for 循环的 i < 10 表达式错误，应该为 i <= 10，修改

错误行号： 8 正确语句： for (i = 1 ; i <= 10; i++) 错误行号： 14 正确语句： double fact(int n) 错误行号： 17 正确语句： double result=1;

错误行号： 20 正确语句： result = result * i;

错误行号： 21 正确语句： 增加语句 return result;

四、拓展编程题

（1）使用函数统计指定数字的个数：输入一个整数，统计并输出该数中 2 的个数。要求定 义并调用函数 countdigit(number,digit)，它的功能是统计整数 number 中数字 digit 的个数。例如，

countdigit(10090,0)的返回值是 3。

解答：参见《C 语言程序设计》习题 5 中的三、程序设计题，第 5 题。

（ 2）使用函数输出水仙花数：输入两个正整数 m 和 n(1≤m,n≤1000)，输出 m ～ n 之间的 所有满足各位数字的立方和等于它本身的数。要求定义并调用函数 is(number)判断 number 的各 位数字之立方和是否等于它本身。

解答：参见《C 语言程序设计》习题 5 中的三、程序设计题，第 6 题。

（3）使用函数求余弦函数的近似值：输入精度 e 和 x，用下列公式求 cos(x)的近似值，精 确到最后一项的绝对值小于 e。要求定义和调用函数 funcos(e, x)求余弦函数的近似值。

= − + − + ⋅ ⋅ ⋅

! 6

! 4

! 2

! ) 0 cos(

6 4 2

0

x x x x x

解答：参见《C 语言程序设计》习题 5 中的三、程序设计题，第 7 题。

（4）使用函数求最大公约数：输入两个正整数 x 和 y，要求定义并调用函数 gcd(x,y)求这 两个数的最大公约数。

解答：

#include <stdio.h>

int gcd(int x, int y);

int main() {

int x, y;

scanf("%d%d", &x, &y);

printf("最小公倍数是%d\n", (x*y)/gcd(x, y));

printf("最大公约数是%d\n", gcd(x, y));

return 0;

}

int gcd(int x, int y)