C语言模块化程序设计

C语言模块化程序设计：函数的定义，分类以及标准案例，包含了模块化程序设计、函数的定义及分类、函数的嵌套调用等内容。

C语言模块化程序设计

• 模块化程序设计
  • 由来
    • 一个较为复杂的程序系统往往需要若干个子系统
    • C 语言的子系统具体体现就是函数，通常将相对独立经常使用的功能抽象为函数。
    • 有利于代码重用，可以提高开发效率，也便于分工合作以及修改维护。
  • 举例
    • #include<stdio.h> #include<string.h> int main() { void printstar(); /*声明 printstar 函数*/ void print_message(); /*声明 print_message 函数*/ printstar(); /*调用 printstar 函数*/ print_message(); /*调用 print_message 函数*/ printstar(); /*调用 printstar 函数*/ return 0; } void printstar() /*定义 printstar 函数*/ { printf("**************\n"); } void print_message() /*定义 print_message 函数*/ { printf("how do you do!\n"); }
      • ************** how do you do! **************
    • printstar 和 print_message 都是用户自定义的函数名，分别用来输出一排 “*” 号和一行文字信息。在定义这两个函数时指定函数的类型为 void，表示函数无类型，即无函数值，也就是说，执行这两个函数不会返回任何值到 main 函数。
    • 在程序中，定义 printstar 和 print_message 函数的位置是在 main 函数后面，在这种情况下，应该在 main 函数之前或 main 函数中的开头部分，对以上两个函数进行“声明”。不声明也行，如把自定义的函数放到前面。
      • #include<stdio.h> #include<string.h> void printstar() /*定义 printstar 函数*/ { printf("**************\n"); } void print_message() /*定义 print_message 函数*/ { printf("how do you do!\n"); } int main() { // void printstar(); /*声明 printstar 函数*/ // void print_message(); /*声明 print_message 函数*/ printstar(); /*调用 printstar 函数*/ print_message(); /*调用 print_message 函数*/ printstar(); /*调用 printstar 函数*/ return 0; }
    • 函数声明的作用是把有关函数的信息（函数名、函数类型、函数参数的个数与类型）通知编译系统，以便于在编译系统对程序进行编译时，在进行到 main 函数调用 printstar 和 print_message 时知道他们是函数而不是变量或其他对象。
• 函数的定义及分类
  • C 语言要求，在程序中用到的所有函数，必须“先定义，后使用”。
    • 必须先按规范对它进行定义，指定他的名字、函数返回类型、函数实现的功能以及参数的个数和类型
  • 定义无参函数
    • 类型名 函数名(){ 函数体 }
      • 类型名表示的是返回值的类型
        • void printstar (){ }
          • 函数没有返回值所以定义为 void。
  • 定义有参函数
    • 类型名 函数名(形式参数列表){ 函数体 }
    • 示例：求两个数的最大值
      • #include<stdio.h> int main() { int max(int x, int y); int a = 10; int b =20; int c; c = max(a, b); /*a, b是实参的值，调用max函数，传递a,b的值给max的形式参数*/ printf("c=%d\n", c); return 0; } int max(int x, int y) { int z; z = x > y ? x : y; return z; }
    • 在上述函数调用过程中，主调函数和被调函数之间存在数据传递的关系。在定义函数的时候函数名后面括号中的变量名称为“形式参数”（简称“形参”）（上例中为 x 和 y），在调用语句 c=max(a,b); 中，a 和 b 称为“实际参数”（简称“实参”）。
    • 调用过程
      • 在定义函数中指定的形参，在未出现函数调用时，他们并不占内存中的存储单元。
      • 在发生函数调用时，函数 max 的形参被临时分配内存单元；
      • 将实参对应的值传递给形参。
      • 在执行 max 函数期间，由于形参已经有值，就可以利用形参进行有关运算了
      • 调用结束，形参单元被释放。注意：实参单元仍保持原值和存储单元，自始至终未发生变化。形参会临时占用内存存储单元，但是实参和形参在内存中占用的存储单元是不同的。
  • 函数的分类
    • 用户使用角度分类
      • 库函数
      • 用户自定义函数
    • 函数的形式角度分类
      • 无参函数
      • 有参函数
• 函数的嵌套调用
  • 可以嵌套调用，不能嵌套定义
    • C 语言的函数定义是互相平行、独立的，也就是说，在定义函数时，一个函数内不能定义另一个函数，也就是不能嵌套定义，但是可以嵌套调用函数，也就是说，在调用一个函数的过程中，又可以调用另一个函数。
  • 示例1
    • • 执行 main 函数的开头部分； 遇到函数调用语句，调用 a 函数，流程转去 a 函数； 执行 a 函数的开头部分； 遇到函数调用语句，调用函数 b，流程转去函数 b； 执行 b 完成，返回 a 函数中调用 b 函数的位置继续执行 a 函数尚未执行的部分。直到 a 函数结束； 返回 main 函数中调用 a 函数的位置，继续执行剩余的 main 函数部分。
  • 示例2
    • 输入四个整数，找出其中最大的整数。
    • 解题思路
      • 本题目我们就是使用函数嵌套的方法来处理。 在 main 函数中调用 max4 函数，max4 函数的作用是找出 4 个数中的最大值。在 max4 中调用 max2 函数，max2 是用来找出两个数中的最大值，max4 多次调用 max2 函数来达到找出 4 个数中最大值的目的。
    • 代码实现
      • #include<stdio.h> int main() { int max4(int a, int b, int c, int d); int a; int b; int c; int d; int max; printf("please enter 4 integer number:"); scanf("%d%d%d%d", &a, &b, &c,&d); max = max4(a, b, c, d); printf("max=%d\n", max); return 0; } int max4(int a, int b, int c, int d) { int max2(int a, int b); int m; m = max2(a, b); m = max2(m, c); m = max2(m, d); return m; } int max2(int a, int b) { if(a > b) { return a; } else { return b; } }
• 函数的递归调用
  • 在调用一个函数的过程中又出现直接或间接的调用该函数本身，称为函数的递归调用。
  • 递归函数的两个要素为递归表达式和递归出口。
  • 示例
    • 用递归的方法求 n 的阶乘。
    • 解题思路
      • n!=1*2*3*4...*(n-1)*n。采用递归的公式可表示为：
    • 代码实现
      • #include<stdio.h> int main() { int fac(int n); int n; int y; printf("Please enter an integer number:"); scanf("%d", &n); if(n < 0) { printf("data error!"); } else { y = fac(n); printf("%d! = %d\n", n, y); } return 0; } int fac(int n) { int f; if(n == 0 || n == 1) { f = 1; } else { f = fac(n-1)*n; } return f; }
• 数组与函数
  • 数组元素作为函数实参 【值传递】
    • 数组元素可以作为函数实参，不能作为函数形参。因为形参是在函数被调用时临时分配的存储单元，不可能作为一个数组元素单独分配存储单元（数组是一个整体，在内存中占连续的一段存储单元）。在用数组元素作为函数实参时，把实参的值传给形参，是“值传递”的方式。
  • 示例
    • 输入 10 个数，要求输出其中值最大的元素和该数是第几个数。
    • 解题思路
      • 可以定义一个长度为 10 的数组。设计一个函数 max，用来求两个数中的大者。在主函数中定义一个变量 m，m 的初值为 a[0]，每次调用 max 函数后的返回值存放在 m 中。用打擂台算法，将数组元素 a[1] 到 a[9] 与 m 比较，最后的到的 m 就是最大值。
    • 代码实现
      • #include<stdio.h> int main() { int max(int x, int y); int a[10]; int m; int n; int i; printf("Please enter 10 integer number:"); for(i = 0; i < 10; i++) { scanf("%d", &a[i]); } printf("\n"); for(i =1, m = a[0], n =0; i < 10; i++) { if(max(m, a[i]) > m) { m = a[i]; n = i; } } printf("The largest number is %d\n it is the %dth number \n", m, n+1); return 0; } int max(int x, int y) { return (x > y ? x : y); }
  • 数组名作为函数参数 【地址传递】
    • 除了可以用数组元素作为函数的参数外，还可以用数组名做函数参数（包括实参和形参）。应当注意的是：用数组元素作为实参时，向形参变量传递的是数组所对应数组元素的值，而用数组名做函数实参时，向形参（数组名或指针变量）传递的是数组首元素的地址
    • 示例
      • 有一个一维数组 score，内放 10 个学生成绩，求平均成绩。
      • 解题思路
        • 用一个函数 average 来求平均成绩，不用数组元素作为函数实参，而是用数组名作为函数的实参，形参也用数组名。在 average 函数中引用各数组的元素，求平均成绩并返回 main 函数。
      • 代码实现
        • #include<stdio.h> int main() { float average(float array[10]); float scores[10]; float aver; int i; printf("please enter 10 scores:"); for(i = 0; i < 10; i++) { scanf("%f", &scores[i]); } printf("\n"); aver = average(scores); printf("average score is %5.2f\n", aver); return 0; } float average(float array[10]) { int i; float aver; float sum = 0; for(i = 0; i < 10; i++) { sum = sum + array[i]; } aver = sum / 10; return aver; }
          • 注意：用数组名作为函数参数， 应该在主调函数和被调用函数分 别定义数组，例如 array 是形参 的数组名，score 是实参数组名， 分别在其所在函数中定义。