8	函 數(shù)	1
8.1	概述	1
8.2	函數(shù)定義的一般形式	3
8.3	函數(shù)的參數(shù)和函數(shù)的值	4
8.3.1	形式參數(shù)和實際參數(shù)	4
8.3.2	函數(shù)的返回值	5
8.4	函數(shù)的調(diào)用	6
8.4.1	函數(shù)調(diào)用的一般形式	6
8.4.2	函數(shù)調(diào)用的方式	6
8.4.3	被調(diào)用函數(shù)的聲明和函數(shù)原型	7
8.5	函數(shù)的嵌套調(diào)用	8
8.6	函數(shù)的遞歸調(diào)用	10
8.7	數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)	12
8.8	局部變量和全局變量	17
8.8.1	局部變量	17
8.8.2	全局變量	19
8.9	變量的存儲類別	20
8.9.1	動態(tài)存儲方式與靜態(tài)動態(tài)存儲方式	20
8.9.2	auto變量	21
8.9.3	用static聲明局部變量	21
8.9.4	register變量	22
8.9.5	用extern聲明外部變量	23

8	函 數(shù)
8.1	概述
在前面已經(jīng)介紹過，Ｃ源程序是由函數(shù)組成的。雖然在前面各章的程序中大都只有一個主函數(shù)main()，但實用程序往往由多個函數(shù)組成。函數(shù)是Ｃ源程序的基本模塊，通過對函數(shù)模塊的調(diào)用實現(xiàn)特定的功能。Ｃ語言中的函數(shù)相當(dāng)于其它高級語言的子程序。Ｃ語言不僅提供了極為豐富的庫函數(shù)(如Turbo C，MS C都提供了三百多個庫函數(shù))，還允許用戶建立自己定義的函數(shù)。用戶可把自己的算法編成一個個相對獨立的函數(shù)模塊，然后用調(diào)用的方法來使用函數(shù)。可以說Ｃ程序的全部工作都是由各式各樣的函數(shù)完成的，所以也把Ｃ語言稱為函數(shù)式語言。
由于采用了函數(shù)模塊式的結(jié)構(gòu)，Ｃ語言易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。使程序的層次結(jié)構(gòu)清晰，便于程序的編寫、閱讀、調(diào)試。
在Ｃ語言中可從不同的角度對函數(shù)分類。
1.	從函數(shù)定義的角度看，函數(shù)可分為庫函數(shù)和用戶定義函數(shù)兩種。
1)	庫函數(shù)：由Ｃ系統(tǒng)提供，用戶無須定義，也不必在程序中作類型說明，只需在程序前包含有該函數(shù)原型的頭文件即可在程序中直接調(diào)用。在前面各章的例題中反復(fù)用到printf、scanf、getchar、putchar、gets、puts、strcat等函數(shù)均屬此類。
2)	用戶定義函數(shù)：由用戶按需要寫的函數(shù)。對于用戶自定義函數(shù)，不僅要在程序中定義函數(shù)本身，而且在主調(diào)函數(shù)模塊中還必須對該被調(diào)函數(shù)進(jìn)行類型說明，然后才能使用。
2.	Ｃ語言的函數(shù)兼有其它語言中的函數(shù)和過程兩種功能，從這個角度看，又可把函數(shù)分為有返回值函數(shù)和無返回值函數(shù)兩種。
1)	有返回值函數(shù)：此類函數(shù)被調(diào)用執(zhí)行完后將向調(diào)用者返回一個執(zhí)行結(jié)果，稱為函數(shù)返回值。如數(shù)學(xué)函數(shù)即屬于此類函數(shù)。由用戶定義的這種要返回函數(shù)值的函數(shù)，必須在函數(shù)定義和函數(shù)說明中明確返回值的類型。
2)	無返回值函數(shù)：此類函數(shù)用于完成某項特定的處理任務(wù)，執(zhí)行完成后不向調(diào)用者返回函數(shù)值。這類函數(shù)類似于其它語言的過程。由于函數(shù)無須返回值，用戶在定義此類函數(shù)時可指定它的返回為“空類型”， 空類型的說明符為“void”。
3.	從主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)之間數(shù)據(jù)傳送的角度看又可分為無參函數(shù)和有參函數(shù)兩種。
1)	無參函數(shù)：函數(shù)定義、函數(shù)說明及函數(shù)調(diào)用中均不帶參數(shù)。主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)之間不進(jìn)行參數(shù)傳送。此類函數(shù)通常用來完成一組指定的功能，可以返回或不返回函數(shù)值。
2)	有參函數(shù)：也稱為帶參函數(shù)。在函數(shù)定義及函數(shù)說明時都有參數(shù)，稱為形式參數(shù)(簡稱為形參)。在函數(shù)調(diào)用時也必須給出參數(shù)，稱為實際參數(shù)(簡稱為實參)。進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時，主調(diào)函數(shù)將把實參的值傳送給形參，供被調(diào)函數(shù)使用。
4.	Ｃ語言提供了極為豐富的庫函數(shù)，這些庫函數(shù)又可從功能角度作以下分類。
1)	字符類型分類函數(shù)：用于對字符按ASCII碼分類：字母，數(shù)字，控制字符，分隔符，大小寫字母等。
2)	轉(zhuǎn)換函數(shù)：用于字符或字符串的轉(zhuǎn)換；在字符量和各類數(shù)字量(整型，實型等)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；在大、小寫之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
3)	目錄路徑函數(shù)：用于文件目錄和路徑操作。
4)	診斷函數(shù)：用于內(nèi)部錯誤檢測。
5)	圖形函數(shù)：用于屏幕管理和各種圖形功能。
6)	輸入輸出函數(shù)：用于完成輸入輸出功能。
7)	接口函數(shù)：用于與DOS，BIOS和硬件的接口。
8)	字符串函數(shù)：用于字符串操作和處理。
9)	內(nèi)存管理函數(shù)：用于內(nèi)存管理。
10)	數(shù)學(xué)函數(shù)：用于數(shù)學(xué)函數(shù)計算。
11)	日期和時間函數(shù)：用于日期，時間轉(zhuǎn)換操作。
12)	進(jìn)程控制函數(shù)：用于進(jìn)程管理和控制。
13)	其它函數(shù)：用于其它各種功能。
    以上各類函數(shù)不僅數(shù)量多，而且有的還需要硬件知識才會使用，因此要想全部掌握則需要一個較長的學(xué)習(xí)過程。應(yīng)首先掌握一些最基本、最常用的函數(shù)，再逐步深入。由于課時關(guān)系，我們只介紹了很少一部分庫函數(shù)，其余部分讀者可根據(jù)需要查閱有關(guān)手冊。
還應(yīng)該指出的是，在Ｃ語言中，所有的函數(shù)定義，包括主函數(shù)main在內(nèi)，都是平行的。也就是說，在一個函數(shù)的函數(shù)體內(nèi)，不能再定義另一個函數(shù)，即不能嵌套定義。但是函數(shù)之間允許相互調(diào)用，也允許嵌套調(diào)用。習(xí)慣上把調(diào)用者稱為主調(diào)函數(shù)。函數(shù)還可以自己調(diào)用自己，稱為遞歸調(diào)用。
main 函數(shù)是主函數(shù)，它可以調(diào)用其它函數(shù)，而不允許被其它函數(shù)調(diào)用。因此，Ｃ程序的執(zhí)行總是從main函數(shù)開始，完成對其它函數(shù)的調(diào)用后再返回到main函數(shù)，最后由main函數(shù)結(jié)束整個程序。一個Ｃ源程序必須有，也只能有一個主函數(shù)main。
8.2	函數(shù)定義的一般形式
1.	無參函數(shù)的定義形式
   類型標(biāo)識符 函數(shù)名()
       {聲明部分
      語句
   }
其中類型標(biāo)識符和函數(shù)名稱為函數(shù)頭。類型標(biāo)識符指明了本函數(shù)的類型，函數(shù)的類型實際上是函數(shù)返回值的類型。 該類型標(biāo)識符與前面介紹的各種說明符相同。函數(shù)名是由用戶定義的標(biāo)識符，函數(shù)名后有一個空括號，其中無參數(shù)，但括號不可少。
{}中的內(nèi)容稱為函數(shù)體。在函數(shù)體中聲明部分，是對函數(shù)體內(nèi)部所用到的變量的類型說明。
    在很多情況下都不要求無參函數(shù)有返回值，此時函數(shù)類型符可以寫為void。
我們可以改寫一個函數(shù)定義：
void Hello()
    {
       printf ("Hello,world \n");
}
這里，只把main改為Hello作為函數(shù)名，其余不變。Hello函數(shù)是一個無參函數(shù)，當(dāng)被其它函數(shù)調(diào)用時，輸出Hello world字符串。
2.	有參函數(shù)定義的一般形式
   類型標(biāo)識符 函數(shù)名(形式參數(shù)表列)
       {聲明部分
      語句
   }
有參函數(shù)比無參函數(shù)多了一個內(nèi)容，即形式參數(shù)表列。在形參表中給出的參數(shù)稱為形式參數(shù)，它們可以是各種類型的變量，各參數(shù)之間用逗號間隔。在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時，主調(diào)函數(shù)將賦予這些形式參數(shù)實際的值。形參既然是變量，必須在形參表中給出形參的類型說明。
例如，定義一個函數(shù)，用于求兩個數(shù)中的大數(shù)，可寫為：
    int max(int a, int b)
    {
      if (a>b) return a;
      else return b;
}
第一行說明max函數(shù)是一個整型函數(shù)，其返回的函數(shù)值是一個整數(shù)。形參為a,b,均為整型量。a,b的具體值是由主調(diào)函數(shù)在調(diào)用時傳送過來的。在{}中的函數(shù)體內(nèi)，除形參外沒有使用其它變量，因此只有語句而沒有聲明部分。在max函數(shù)體中的return語句是把a(bǔ)(或b)的值作為函數(shù)的值返回給主調(diào)函數(shù)。有返回值函數(shù)中至少應(yīng)有一個return語句。
 在Ｃ程序中，一個函數(shù)的定義可以放在任意位置，既可放在主函數(shù)main之前，也可放在main之后。
例如：
可把max 函數(shù)置在main之后，也可以把它放在main之前。修改后的程序如下所示。
【例8.1】
int max(int a,int b)
{
    if(a>b)return a;
    else return b;
}
main()
{
    int max(int a,int b);
    int x,y,z;
    printf("input two numbers:\n");
    scanf("%d%d",&x,&y);
    z=max(x,y);
    printf("maxmum=%d",z);
}
 
    現(xiàn)在我們可以從函數(shù)定義、函數(shù)說明及函數(shù)調(diào)用的角度來分析整個程序，從中進(jìn)一步了解函數(shù)的各種特點。
程序的第1行至第5行為max函數(shù)定義。進(jìn)入主函數(shù)后，因為準(zhǔn)備調(diào)用max函數(shù)，故先對max函數(shù)進(jìn)行說明(程序第8行)。函數(shù)定義和函數(shù)說明并不是一回事，在后面還要專門討論。 可以看出函數(shù)說明與函數(shù)定義中的函數(shù)頭部分相同，但是末尾要加分號。程序第12 行為調(diào)用max函數(shù)，并把x, y中的值傳送給max的形參a, b。max函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果(a或b)將返回給變量z。最后由主函數(shù)輸出z的值。
8.3	函數(shù)的參數(shù)和函數(shù)的值
8.3.1	形式參數(shù)和實際參數(shù)
    前面已經(jīng)介紹過，函數(shù)的參數(shù)分為形參和實參兩種。在本小節(jié)中，進(jìn)一步介紹形參、實參的特點和兩者的關(guān)系。形參出現(xiàn)在函數(shù)定義中，在整個函數(shù)體內(nèi)都可以使用，離開該函數(shù)則不能使用。實參出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)中，進(jìn)入被調(diào)函數(shù)后，實參變量也不能使用。形參和實參的功能是作數(shù)據(jù)傳送。發(fā)生函數(shù)調(diào)用時，主調(diào)函數(shù)把實參的值傳送給被調(diào)函數(shù)的形參從而實現(xiàn)主調(diào)函數(shù)向被調(diào)函數(shù)的數(shù)據(jù)傳送。
函數(shù)的形參和實參具有以下特點：
1.	形參變量只有在被調(diào)用時才分配內(nèi)存單元，在調(diào)用結(jié)束時，即刻釋放所分配的內(nèi)存單元。因此，形參只有在函數(shù)內(nèi)部有效。函數(shù)調(diào)用結(jié)束返回主調(diào)函數(shù)后則不能再使用該形參變量。
2.	實參可以是常量、變量、表達(dá)式、函數(shù)等，無論實參是何種類型的量，在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時，它們都必須具有確定的值，以便把這些值傳送給形參。因此應(yīng)預(yù)先用賦值，輸入等辦法使實參獲得確定值。
3.	實參和形參在數(shù)量上，類型上，順序上應(yīng)嚴(yán)格一致，否則會發(fā)生類型不匹配”的錯誤。
4.	函數(shù)調(diào)用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的。即只能把實參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實參。 因此在函數(shù)調(diào)用過程中，形參的值發(fā)生改變，而實參中的值不會變化。
 
【例8.2】可以說明這個問題。
main()
{
    int n;
    printf("input number\n");
    scanf("%d",&n);
    s(n);
    printf("n=%d\n",n);
}
int s(int n)
{
    int i;
    for(i=n-1;i>=1;i--)
      n=n+i;
    printf("n=%d\n",n);
}
 
    本程序中定義了一個函數(shù)s，該函數(shù)的功能是求∑ni的值。在主函數(shù)中輸入n值，并作為實參，在調(diào)用時傳送給s 函數(shù)的形參量n( 注意，本例的形參變量和實參變量的標(biāo)識符都為n，但這是兩個不同的量，各自的作用域不同)。在主函數(shù)中用printf 語句輸出一次n值，這個n值是實參n的值。在函數(shù)s中也用printf 語句輸出了一次n值，這個n值是形參最后取得的n值0。從運行情況看，輸入n值為100。即實參n的值為100。把此值傳給函數(shù)s時，形參n的初值也為100，在執(zhí)行函數(shù)過程中，形參n的值變?yōu)?050。返回主函數(shù)之后，輸出實參n的值仍為100?？梢妼崊⒌闹挡浑S形參的變化而變化。
8.3.2	函數(shù)的返回值
    函數(shù)的值是指函數(shù)被調(diào)用之后，執(zhí)行函數(shù)體中的程序段所取得的并返回給主調(diào)函數(shù)的值。如調(diào)用正弦函數(shù)取得正弦值，調(diào)用例8.1的max函數(shù)取得的最大數(shù)等。對函數(shù)的值(或稱函數(shù)返回值)有以下一些說明：
1)	函數(shù)的值只能通過return語句返回主調(diào)函數(shù)。
return  語句的一般形式為：
return 表達(dá)式；
或者為：
return (表達(dá)式)；
該語句的功能是計算表達(dá)式的值，并返回給主調(diào)函數(shù)。在函數(shù)中允許有多個return語句，但每次調(diào)用只能有一個return 語句被執(zhí)行，因此只能返回一個函數(shù)值。
2)	函數(shù)值的類型和函數(shù)定義中函數(shù)的類型應(yīng)保持一致。如果兩者不一致，則以函數(shù)類型為準(zhǔn)，自動進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。
3)	如函數(shù)值為整型，在函數(shù)定義時可以省去類型說明。
4)	不返回函數(shù)值的函數(shù)，可以明確定義為“空類型”，類型說明符為“void”。如例8.2中函數(shù)s并不向主函數(shù)返函數(shù)值，因此可定義為：
    void s(int n)
    { ……
     }
一旦函數(shù)被定義為空類型后，就不能在主調(diào)函數(shù)中使用被調(diào)函數(shù)的函數(shù)值了。例如，在定義s為空類型后，在主函數(shù)中寫下述語句
    sum=s(n);
就是錯誤的。
為了使程序有良好的可讀性并減少出錯， 凡不要求返回值的函數(shù)都應(yīng)定義為空類型。
8.4	函數(shù)的調(diào)用
8.4.1	函數(shù)調(diào)用的一般形式
前面已經(jīng)說過，在程序中是通過對函數(shù)的調(diào)用來執(zhí)行函數(shù)體的，其過程與其它語言的子程序調(diào)用相似。
Ｃ語言中，函數(shù)調(diào)用的一般形式為：
    函數(shù)名(實際參數(shù)表)
對無參函數(shù)調(diào)用時則無實際參數(shù)表。實際參數(shù)表中的參數(shù)可以是常數(shù)，變量或其它構(gòu)造類型數(shù)據(jù)及表達(dá)式。各實參之間用逗號分隔。
8.4.2	函數(shù)調(diào)用的方式
在Ｃ語言中，可以用以下幾種方式調(diào)用函數(shù)：
1.	函數(shù)表達(dá)式：函數(shù)作為表達(dá)式中的一項出現(xiàn)在表達(dá)式中，以函數(shù)返回值參與表達(dá)式的運算。這種方式要求函數(shù)是有返回值的。例如：z=max(x,y)是一個賦值表達(dá)式，把max的返回值賦予變量z。
2.	函數(shù)語句：函數(shù)調(diào)用的一般形式加上分號即構(gòu)成函數(shù)語句。例如：    printf ("%d",a);scanf ("%d",&b);都是以函數(shù)語句的方式調(diào)用函數(shù)。
3.	函數(shù)實參：函數(shù)作為另一個函數(shù)調(diào)用的實際參數(shù)出現(xiàn)。這種情況是把該函數(shù)的返回值作為實參進(jìn)行傳送，因此要求該函數(shù)必須是有返回值的。例如：    printf("%d",max(x,y));    即是把max調(diào)用的返回值又作為printf函數(shù)的實參來使用的。在函數(shù)調(diào)用中還應(yīng)該注意的一個問題是求值順序的問題。所謂求值順序是指對實參表中各量是自左至右使用呢，還是自右至左使用。對此，各系統(tǒng)的規(guī)定不一定相同。介紹printf 函數(shù)時已提到過，這里從函數(shù)調(diào)用的角度再強(qiáng)調(diào)一下。
【例8.3】
main()
{
    int i=8;
    printf("%d\n%d\n%d\n%d\n",++i,--i,i++,i--);
}
 
如按照從右至左的順序求值。運行結(jié)果應(yīng)為：
    8
    7
    7
    8
如對printf語句中的++i，--i，i++，i--從左至右求值，結(jié)果應(yīng)為：
    9
    8
    8
    9
應(yīng)特別注意的是，無論是從左至右求值， 還是自右至左求值，其輸出順序都是不變的， 即輸出順序總是和實參表中實參的順序相同。由于Turbo C現(xiàn)定是自右至左求值，所以結(jié)果為8，7，7，8。上述問題如還不理解，上機(jī)一試就明白了。
8.4.3	被調(diào)用函數(shù)的聲明和函數(shù)原型
在主調(diào)函數(shù)中調(diào)用某函數(shù)之前應(yīng)對該被調(diào)函數(shù)進(jìn)行說明（聲明），這與使用變量之前要先進(jìn)行變量說明是一樣的。在主調(diào)函數(shù)中對被調(diào)函數(shù)作說明的目的是使編譯系統(tǒng)知道被調(diào)函數(shù)返回值的類型，以便在主調(diào)函數(shù)中按此種類型對返回值作相應(yīng)的處理。
其一般形式為：
        類型說明符 被調(diào)函數(shù)名(類型 形參，類型 形參…)；  
或為：
        類型說明符 被調(diào)函數(shù)名(類型，類型…)；  
括號內(nèi)給出了形參的類型和形參名，或只給出形參類型。這便于編譯系統(tǒng)進(jìn)行檢錯，以防止可能出現(xiàn)的錯誤。
例8.1 main函數(shù)中對max函數(shù)的說明為：
int max(int a,int b);
或?qū)憺?
        int max(int,int)；
Ｃ語言中又規(guī)定在以下幾種情況時可以省去主調(diào)函數(shù)中對被調(diào)函數(shù)的函數(shù)說明。
1)	如果被調(diào)函數(shù)的返回值是整型或字符型時，可以不對被調(diào)函數(shù)作說明，而直接調(diào)用。這時系統(tǒng)將自動對被調(diào)函數(shù)返回值按整型處理。例8.2的主函數(shù)中未對函數(shù)s作說明而直接調(diào)用即屬此種情形。
2)	當(dāng)被調(diào)函數(shù)的函數(shù)定義出現(xiàn)在主調(diào)函數(shù)之前時，在主調(diào)函數(shù)中也可以不對被調(diào)函數(shù)再作說明而直接調(diào)用。例如例8.1中，函數(shù)max的定義放在main 函數(shù)之前，因此可在main函數(shù)中省去對max函數(shù)的函數(shù)說明int max(int a,int b)。
3)	如在所有函數(shù)定義之前，在函數(shù)外預(yù)先說明了各個函數(shù)的類型，則在以后的各主調(diào)函數(shù)中，可不再對被調(diào)函數(shù)作說明。例如：
    char str(int a);
    float f(float b);
    main()
    {
     ……
    }
    char str(int a)
    {
     ……
    }
    float f(float b)
    {
     ……
    }
其中第一，二行對str函數(shù)和f函數(shù)預(yù)先作了說明。因此在以后各函數(shù)中無須對str和f函數(shù)再作說明就可直接調(diào)用。
4)	對庫函數(shù)的調(diào)用不需要再作說明，但必須把該函數(shù)的頭文件用include命令包含在源文件前部。
8.5	函數(shù)的嵌套調(diào)用
Ｃ語言中不允許作嵌套的函數(shù)定義。因此各函數(shù)之間是平行的，不存在上一級函數(shù)和下一級函數(shù)的問題。但是Ｃ語言允許在一個函數(shù)的定義中出現(xiàn)對另一個函數(shù)的調(diào)用。這樣就出現(xiàn)了函數(shù)的嵌套調(diào)用。即在被調(diào)函數(shù)中又調(diào)用其它函數(shù)。這與其它語言的子程序嵌套的情形是類似的。其關(guān)系可表示如圖。
 
圖表示了兩層嵌套的情形。其執(zhí)行過程是：執(zhí)行main函數(shù)中調(diào)用a函數(shù)的語句時，即轉(zhuǎn)去執(zhí)行a函數(shù)，在a函數(shù)中調(diào)用b 函數(shù)時，又轉(zhuǎn)去執(zhí)行b函數(shù)，b函數(shù)執(zhí)行完畢返回a函數(shù)的斷點繼續(xù)執(zhí)行，a函數(shù)執(zhí)行完畢返回main函數(shù)的斷點繼續(xù)執(zhí)行。
【例8.4】計算s=22!+32!
本題可編寫兩個函數(shù)，一個是用來計算平方值的函數(shù)f1，另一個是用來計算階乘值的函數(shù)f2。主函數(shù)先調(diào)f1計算出平方值，再在f1中以平方值為實參，調(diào)用 f2計算其階乘值，然后返回f1，再返回主函數(shù)，在循環(huán)程序中計算累加和。
long f1(int p)
{
    int k;
    long r;
    long f2(int);
    k=p*p;
    r=f2(k);
    return r;
}
long f2(int q)
{
    long c=1;
    int i;
    for(i=1;i<=q;i++)
      c=c*i;