C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程課件：函數(shù)

函數(shù)4.1概述4.2函數(shù)的定義、調(diào)用和聲明4.3函數(shù)的嵌套和遞歸調(diào)用4.4變量的作用域與生存期4.5編譯預(yù)處理命令本章小結(jié)

本章要點(diǎn)

函數(shù)是指完成一個(gè)特定工作的獨(dú)立程序模塊，它是C語(yǔ)言程序的基本組成單元。每一個(gè)C語(yǔ)言程序都是由一個(gè)或者一個(gè)以上的函數(shù)組成的，如每個(gè)程序必須包括的main()函數(shù)。函數(shù)可以把大的計(jì)算任務(wù)分解成若干個(gè)較小的任務(wù)，使編程更為簡(jiǎn)單。本章詳細(xì)講解C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中函數(shù)的相關(guān)知識(shí)。

本章主要內(nèi)容包括函數(shù)的定義和聲明；函數(shù)的調(diào)用和參數(shù)傳遞；函數(shù)的嵌套調(diào)用和遞歸調(diào)用；變量的作用域和生存期；變量的存儲(chǔ)類別；編譯預(yù)處理。

4.1概述

4.1.1函數(shù)的分類C語(yǔ)言程序是由函數(shù)組成的，程序員可以直接調(diào)用系統(tǒng)定義好的函數(shù)，也可以自己定義函數(shù)，進(jìn)行調(diào)用

從用戶使用的角度看，函數(shù)分為兩種：

(1)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)：即庫(kù)函數(shù)。我們前面用過(guò)的函數(shù)除了每個(gè)程序必須有的main()函數(shù)以外，還有格式輸出函數(shù)printf()，格式輸入函數(shù)scanf()，求平方根函數(shù)sqrt()等，這些函數(shù)不需要用戶編寫，可以直接調(diào)用。這些由C語(yǔ)言系統(tǒng)提供定義的函數(shù)叫庫(kù)函數(shù)。

(2)自定義函數(shù)：用戶也可以根據(jù)程序需要自己定義新的函數(shù)。這些由用戶自己定義的函數(shù)叫自定義函數(shù)。本章重點(diǎn)講述的就是自定義函數(shù)的定義和調(diào)用。

根據(jù)函數(shù)的調(diào)用關(guān)系，可以把函數(shù)分為兩種：

(1)主調(diào)函數(shù)：調(diào)用其他函數(shù)的函數(shù)。

(2)被調(diào)函數(shù)：被其他函數(shù)調(diào)用的函數(shù)。

從函數(shù)的形式看，函數(shù)分兩類：

(1)無(wú)參函數(shù)：在調(diào)用函數(shù)時(shí)，主調(diào)函數(shù)不需要復(fù)制數(shù)據(jù)到被調(diào)函數(shù)，一般用來(lái)執(zhí)行特定的操作。

(2)有參函數(shù)：在調(diào)用函數(shù)時(shí)，主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

4.1.2程序解析

【例4-1】輸入n，求1！+2！+…+n！，并輸出結(jié)果。

分析：我們可以先不計(jì)算階乘，把i!?作為一個(gè)累加項(xiàng)，這樣程序編寫就非常簡(jiǎn)單了。通過(guò)上一章的學(xué)習(xí)，我們可以通過(guò)一個(gè)for循環(huán)來(lái)計(jì)算累加和，程序可寫為

問(wèn)題：i!?怎么求？

方法：可以通過(guò)兩種方法來(lái)對(duì)i!?進(jìn)行求解。

(1)可以使用循環(huán)來(lái)求i！，即在主函數(shù)中使用循環(huán)或者二重循環(huán)來(lái)求i！(代碼請(qǐng)讀者自己編寫)。

(2)也可以編寫階乘函數(shù)，在主函數(shù)中調(diào)用階乘函數(shù)求出i！，使程序更為簡(jiǎn)單。首先要定義階乘函數(shù)intfactorial(intm)，然后用函數(shù)調(diào)用代替上述代碼中的“i！”。

程序分析：輸入3后，程序中n賦值為3，則main()函數(shù)中，for循環(huán)執(zhí)行3次，每次執(zhí)行調(diào)用一次factorial()函數(shù)計(jì)算i！并保存在變量f中，計(jì)算完成后由returnf;語(yǔ)句帶回到main()函數(shù)中，將i!值累加到變量sum上。經(jīng)過(guò)3次循環(huán)后，就可以計(jì)算出sum=1！+2！+3！，并將sum輸出。

說(shuō)明：

(1)一個(gè)簡(jiǎn)單的C程序可由一個(gè)main()函數(shù)組成。

(2)一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)C語(yǔ)言程序由一個(gè)main()函數(shù)和若干個(gè)用戶定義的函數(shù)組成。

(3)程序執(zhí)行時(shí)，從main()函數(shù)開(kāi)始，通過(guò)主函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)。其他函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，還要回到main()函數(shù)，在main()函數(shù)中結(jié)束整個(gè)程序的運(yùn)行。main()函數(shù)是系統(tǒng)定義的程序的入口點(diǎn)。注意：一個(gè)C語(yǔ)言程序只能有一個(gè)main()函數(shù)。

(4)用戶自定義函數(shù)可以相互調(diào)用，但其他函數(shù)不能調(diào)用main()函數(shù)。

4.2函數(shù)的定義、調(diào)用和聲明

對(duì)用戶自定義函數(shù)的使用主要分為三個(gè)步驟：首先要定義函數(shù)，即編寫函數(shù)的主體，實(shí)現(xiàn)函數(shù)的功能；定義完函數(shù)以后，在?main()函數(shù)或其他函數(shù)中調(diào)用這個(gè)函數(shù)執(zhí)行相應(yīng)計(jì)算或?qū)崿F(xiàn)特定的功能；如果被調(diào)函數(shù)在主調(diào)函數(shù)之后，則調(diào)用之前還要對(duì)函數(shù)進(jìn)行聲明。

4.2.1函數(shù)的定義

1．函數(shù)定義的一般形式

函數(shù)定義的一般形式如下：

函數(shù)類型函數(shù)名(形參表) /*函數(shù)首部*/

{ /*函數(shù)體*/

聲明部分

執(zhí)行部分

return語(yǔ)句

}

說(shuō)明：

(1)函數(shù)類型指函數(shù)返回值類型，應(yīng)與return語(yǔ)句中表達(dá)式的類型一致。當(dāng)兩者不一致時(shí)，以函數(shù)類型為準(zhǔn)。若函數(shù)不需要返回值，函數(shù)類型為void，函數(shù)體中不需要寫return語(yǔ)句。

(2)函數(shù)類型默認(rèn)為int型，即當(dāng)函數(shù)類型不寫時(shí)，返回值類型為int型，而不是沒(méi)有返回值，請(qǐng)注意區(qū)分。

(3)形參表中格式為

類型1參數(shù)1，類型2參數(shù)2，…，類型n參數(shù)n

參數(shù)之間用逗號(hào)分隔，每個(gè)參數(shù)前面的類型都必須分別寫明。

(4)?return語(yǔ)句只能返回一個(gè)值。

(5)注意函數(shù)首部后面不能加分號(hào)。

【例4-2】編寫函數(shù)fun，統(tǒng)計(jì)一個(gè)十進(jìn)制數(shù)中數(shù)碼為0的個(gè)數(shù)，以及數(shù)碼為1的個(gè)數(shù)。

程序分析：fun()函數(shù)中每次循環(huán)判斷最低位是否為0或1，是的話，計(jì)數(shù)變量+1，然后將已經(jīng)判斷完的最低位去掉，直到判斷完所有的位數(shù)。fun()函數(shù)的計(jì)算結(jié)果在函數(shù)體中輸出，結(jié)果不需要帶回main()函數(shù)，函數(shù)沒(méi)有返回值。

2．無(wú)參函數(shù)的定義

無(wú)參函數(shù)定義的一般形式如下：

函數(shù)類型函數(shù)名() /*函數(shù)首部*/

{

聲明部分

執(zhí)行部分 /*函數(shù)體*/

return語(yǔ)句

}

無(wú)參函數(shù)其實(shí)就是函數(shù)的一種特殊情況。在使用函數(shù)的過(guò)程中，有時(shí)主調(diào)函數(shù)不需要傳遞值給被調(diào)函數(shù)，這時(shí)函數(shù)定義時(shí)就沒(méi)有參數(shù)。無(wú)參函數(shù)可以帶回返回值，也可以不帶回返回值，但無(wú)參函數(shù)一般用于完成特定操作，很少用于計(jì)算，所以大部分情況下也沒(méi)有返回值。

【例4-3】一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)參函數(shù)例題。

程序分析：這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用程序，其中printstar()是一個(gè)無(wú)參函數(shù)，函數(shù)的功能是打印一行12個(gè)“*”號(hào)并換行。printstar()函數(shù)體只有一條語(yǔ)句，執(zhí)行打印操作，不需要從主函數(shù)中傳遞參數(shù)，也不需要帶回返回值，所以函數(shù)中沒(méi)有return語(yǔ)句，且函數(shù)類型為void。

在main()函數(shù)中，調(diào)用兩次printstar()函數(shù)，在“HelloWorld!”前后各打印一行星號(hào)。

3．空函數(shù)的定義

空函數(shù)定義的一般形式如下：

函數(shù)類型函數(shù)名()

{ }

說(shuō)明：空函數(shù)什么工作也不做，沒(méi)有任何實(shí)際作用。在編寫程序的開(kāi)始階段，可以在以后需要擴(kuò)充功能的地方寫上空函數(shù)，在編寫程序的后期，再用完整的函數(shù)替代它。

4.2.2函數(shù)的調(diào)用

定義一個(gè)函數(shù)后，就可以在程序中調(diào)用這個(gè)函數(shù)。調(diào)用庫(kù)函數(shù)時(shí)，要在程序開(kāi)頭加上#include命令包含相應(yīng)的頭文件，否則編譯會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤：函數(shù)未定義。調(diào)用自定義函數(shù)時(shí)，程序中必須包括函數(shù)的定義，如果函數(shù)定義在調(diào)用的后面，則需要在調(diào)用前加上函數(shù)的聲明。

1．函數(shù)調(diào)用的一般格式

函數(shù)調(diào)用的一般格式如下：

函數(shù)名(實(shí)際參數(shù)表)

說(shuō)明：

(1)函數(shù)調(diào)用和函數(shù)定義的區(qū)別。函數(shù)調(diào)用時(shí)，實(shí)參列表不需要參數(shù)類型，實(shí)際參數(shù)可以是簡(jiǎn)單變量，也可以是常量；而在函數(shù)定義時(shí)，參數(shù)類型一定不能省略。

(2)庫(kù)函數(shù)調(diào)用和用戶自定義函數(shù)調(diào)用的格式是一樣的。

(3)如果函數(shù)有返回值，則在遇到return時(shí)，返回到調(diào)用的地方，并帶回結(jié)果；如果函數(shù)沒(méi)有返回值，則在遇到函數(shù)體的后一半花括號(hào)時(shí)，返回到調(diào)用的地方。

2．函數(shù)調(diào)用流程

系統(tǒng)對(duì)函數(shù)的調(diào)用有如下的流程：

(1)程序從main()函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，當(dāng)遇到函數(shù)調(diào)用時(shí)，為被調(diào)函數(shù)分配存儲(chǔ)空間，將實(shí)參值復(fù)制給形參變量。

(2)主函數(shù)暫停執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行被調(diào)用的函數(shù)。

(3)被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完成后(遇到return語(yǔ)句或函數(shù)的右邊花括號(hào))，返回主函數(shù)，釋放被調(diào)函數(shù)占用的內(nèi)存空間，從主函數(shù)原先暫停的位置繼續(xù)執(zhí)行。

函數(shù)調(diào)用流程如圖4-1所示。圖4-1函數(shù)調(diào)用流程示意圖

【例4-4】輸入兩個(gè)整數(shù)，調(diào)用最大值函數(shù)計(jì)算兩數(shù)的最大值，并輸出。

如果輸入3和5，運(yùn)行結(jié)果為

Enteraandb:35

maxofaandbis5

程序分析：程序功能為輸入兩個(gè)整數(shù)，調(diào)用max()函數(shù)計(jì)算兩數(shù)最大值，并打印輸出。main()函數(shù)中首先調(diào)用scanf()函數(shù)輸入變量a和b，然后在printf("maxofaandbis%d\n",max(a,b));語(yǔ)句中調(diào)用max()。此時(shí)，函數(shù)跳轉(zhuǎn)到max()函數(shù)，在max()函數(shù)中，使用if-else語(yǔ)句計(jì)算a和b中較大的數(shù)，并賦給變量c。最后returnc;語(yǔ)句將最大值帶回到main()函數(shù)中，替換printf()函數(shù)中的max(a,b)，并將最大值打印輸出。

3．函數(shù)調(diào)用方式

函數(shù)調(diào)用作為一個(gè)單獨(dú)的語(yǔ)句，通常用在不需要返回值，只執(zhí)行特定操作的函數(shù)調(diào)用中，如printstar();。

如果函數(shù)需要帶回返回值，則可以采用下面兩種調(diào)用方式：

(1)函數(shù)作為一個(gè)表達(dá)式的一部分，如sum=sum+factorial(i);。

(2)函數(shù)作為其他函數(shù)的參數(shù)，如printf("maxofaandbis%d\n",max(a,b));。

在編寫程序的過(guò)程中，可以根據(jù)個(gè)人習(xí)慣和程序的需要，選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)用方式。

【例4-5】編寫函數(shù)isprime()判斷一個(gè)數(shù)是否為素?cái)?shù)，并在main()函數(shù)中調(diào)用，求20到100所有素?cái)?shù)。

運(yùn)行結(jié)果如圖4-2所示。圖4-2例4-5運(yùn)行結(jié)果

4.2.3函數(shù)的聲明

C語(yǔ)言要求函數(shù)要先定義后調(diào)用，即被調(diào)函數(shù)要放在主調(diào)函數(shù)之前，就像變量要先定義后使用一樣。如果自定義函數(shù)放在主調(diào)函數(shù)之后，就需要在函數(shù)調(diào)用前加上函數(shù)聲明。如果函數(shù)調(diào)用之前，既不定義，也不聲明，程序編譯時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤：函數(shù)未定義。

函數(shù)聲明的一般格式為

函數(shù)類型函數(shù)名(形參表)；

即只寫函數(shù)定義中的函數(shù)首部，并以分號(hào)結(jié)束。

【例4-6】一個(gè)盒子里有3個(gè)紅球(x)，5個(gè)白球(y)，6個(gè)黑球(z)，從中任意取出6個(gè)，保證里面一定有紅球和白球。請(qǐng)編寫函數(shù)，輸出所有的方案。

運(yùn)行結(jié)果如圖4-3所示。圖4-3例4-6運(yùn)行結(jié)果

4.2.4函數(shù)間的參數(shù)傳遞

函數(shù)的參數(shù)分為兩種：形式參數(shù)和實(shí)際參數(shù)，簡(jiǎn)稱為形參和實(shí)參。在定義和聲明中，函數(shù)參數(shù)只有變量類型和變量名，是形式參數(shù)；而在函數(shù)調(diào)用中，函數(shù)的參數(shù)可以是常量或者是簡(jiǎn)單變量，是實(shí)際參數(shù)。

函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句中的實(shí)參類型個(gè)數(shù)和順序必須與函數(shù)定義中的形參類型和個(gè)數(shù)一致，否則編譯時(shí)會(huì)發(fā)生“類型不匹配”的錯(cuò)誤。

【例4-7】輸入x和a，調(diào)用mypow()函數(shù)計(jì)算xa，并輸出結(jié)果。

程序分析：在主函數(shù)的函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句y=mypow(x,a);中，x和a為實(shí)際參數(shù)，而在函數(shù)定義和聲明doublemypow(doublex1,inta1)中，x和a為形式參數(shù)。

參數(shù)傳遞過(guò)程：在main()函數(shù)中執(zhí)行函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句y=mypow(x,a);時(shí)，x和a的值會(huì)復(fù)制給x1和a1。在mypow()函數(shù)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到結(jié)果10.24，通過(guò)return語(yǔ)句帶回到y(tǒng)=mypow(x,a);語(yǔ)句中，替換mypow(x,a)。參數(shù)傳遞過(guò)程如圖4-4所示。圖4-4參數(shù)傳遞過(guò)程

【例4-8】猜數(shù)游戲：計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)1～1000之間的隨機(jī)整數(shù)，用戶輸入一個(gè)正整數(shù)，判斷是否與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)相同。若猜中，輸出所猜次數(shù)和該數(shù)；若沒(méi)猜中，輸出“Sorry，youarefailed!”。用戶一共有10次猜數(shù)的機(jī)會(huì)。

編寫函數(shù)intGuess(intn)完成猜數(shù)功能：參數(shù)n是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，用戶輸入一個(gè)所猜的正整數(shù)x，判斷是否與n相等。若x與n相等，返回所猜次數(shù)；若x比n小，輸出“toosmall！”；若x比n大，輸出“toobig！”。沒(méi)猜中可以繼續(xù)，但最多可猜10次，若10次都沒(méi)猜中，則返回0。

【例4-9】一個(gè)參數(shù)單向值傳遞的例子。

運(yùn)行結(jié)果：

Beforefun1,a=5

Afterfun1,a=5

請(qǐng)思考為什么運(yùn)行結(jié)果不是：

Beforefun1,a=5

Afterfun1,a=10

程序分析：main()函數(shù)在調(diào)用fun1()函數(shù)時(shí)，會(huì)為fun1()中的參數(shù)和變量重新分配存儲(chǔ)空間。雖然函數(shù)調(diào)用fun1(a)中的實(shí)參和函數(shù)定義voidfun1(inta)中的形參同類型，而且同名，但并不是同一個(gè)變量。在fun1()函數(shù)中，a=10;語(yǔ)句修改的是形參a，而參數(shù)傳遞是單向的，所以修改不會(huì)傳遞到main()函數(shù)中去，main()函數(shù)中實(shí)參a的值仍然是5，而不是10。

fun1()函數(shù)參數(shù)傳遞的過(guò)程如圖4-5所示。

圖4-5例4-9中參數(shù)傳遞過(guò)程

【例4-10】輸入兩個(gè)整數(shù)，調(diào)用swap函數(shù)將兩數(shù)交換。

4.3函數(shù)的嵌套和遞歸調(diào)用

4.3.1函數(shù)的嵌套調(diào)用C語(yǔ)言不允許函數(shù)的嵌套定義，但允許函數(shù)的嵌套調(diào)用。如果函數(shù)A調(diào)用函數(shù)B，而函數(shù)B又調(diào)用函數(shù)C，這樣的調(diào)用方式就叫函數(shù)的嵌套調(diào)用。

下面舉一個(gè)兩層嵌套的例子。在main()函數(shù)中調(diào)用f1()函數(shù)，而在f1()函數(shù)中又調(diào)用f2()函數(shù)，這樣就形成了兩層的嵌套調(diào)用。當(dāng)函數(shù)f2()執(zhí)行完成后會(huì)返回函數(shù)f1()，從調(diào)用的地方繼續(xù)執(zhí)行，直到函數(shù)f1()執(zhí)行結(jié)束，返回main()函數(shù)，然后從調(diào)用函數(shù)f1()的地方往后執(zhí)行，最后在main()函數(shù)中程序運(yùn)行結(jié)束。函數(shù)嵌套調(diào)用過(guò)程如圖4-6所示。圖4-6函數(shù)嵌套調(diào)用示意圖

【例4-11】編程：從鍵盤輸入兩個(gè)整數(shù)a和b，調(diào)用兩函數(shù)分別求a和b的最大公約數(shù)、最小公倍數(shù)，并輸出結(jié)果。

程序分析：求最大公約數(shù)采用輾轉(zhuǎn)相除法，而最小公倍數(shù)為m*n/最大公約數(shù)，在求最小公倍數(shù)時(shí)，要嵌套調(diào)用最大公約數(shù)函數(shù)。

4.3.2遞歸函數(shù)

在調(diào)用一個(gè)函數(shù)的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)直接或間接地調(diào)用函數(shù)本身的情況，稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。簡(jiǎn)而言之，遞歸就是函數(shù)自己調(diào)用自己。

遞歸可分為直接遞歸和間接遞歸。函數(shù)直接調(diào)用本身叫直接遞歸；而函數(shù)A調(diào)用函數(shù)B，在函數(shù)B中又調(diào)用函數(shù)A，這種函數(shù)間接調(diào)用本身的函數(shù)調(diào)用叫間接遞歸。

【例4-12】編程：從鍵盤輸入一個(gè)正整數(shù)n，逐個(gè)打印輸出1!~n!。要求使用遞歸函數(shù)實(shí)現(xiàn)階乘的計(jì)算。

程序分析：階乘函數(shù)的遞歸調(diào)用過(guò)程如圖4-7所示。圖4-7遞歸函數(shù)調(diào)用示意圖

由圖4-7可知，函數(shù)的遞歸調(diào)用可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是遞推，即逐層調(diào)用自己，直到遇到可直接返回值的return語(yǔ)句；第二個(gè)階段是回歸，即將結(jié)果逐層代入回去，直到計(jì)算出需要的結(jié)果。

在編寫遞歸函數(shù)時(shí)，有兩個(gè)著眼點(diǎn)：

(1)遞歸出口：即遞歸結(jié)束的條件，遞歸函數(shù)必須要有出口。在上面的階乘函數(shù)中，if(m==0||m==1)return1;語(yǔ)句就是遞歸出口，當(dāng)形參值為0或1時(shí)，遞歸結(jié)束。

(2)遞歸表達(dá)式：如n!=n*(n-1)!，即上例中的f=m*fact(m-1)。

同樣是編寫函數(shù)實(shí)現(xiàn)階乘的計(jì)算，例4-1中階乘函數(shù)使用的是遞推方法，而例4-12中使用的是遞歸方法。

【例4-13】編程：調(diào)用函數(shù)求斐波那契(fibonacci)數(shù)列的第20項(xiàng)。fibonacci數(shù)列：

112358……，該數(shù)列的規(guī)律為，前兩項(xiàng)值為1，從第三項(xiàng)開(kāi)始，每一項(xiàng)是前兩項(xiàng)的和。

程序分析：求fibonacci數(shù)列的第20項(xiàng)，要反復(fù)使用遞推公式，直到求出前兩項(xiàng)的值，再逐項(xiàng)求出后面的18項(xiàng)，最后得到第20項(xiàng)的值，返回main()函數(shù)，輸出結(jié)果。

4.4變量的作用域與生存期

4.4.1局部變量與全局變量變量按作用域可以分為局部變量和全局變量。

1．局部變量在一個(gè)函數(shù)或者復(fù)合語(yǔ)句內(nèi)部定義的變量，叫做局部變量。局部變量只在定義它的函數(shù)或者復(fù)合語(yǔ)句內(nèi)部有效，在此范圍之外是不能使用這些變量的。

【例4-14】局部變量例題。

程序分析：變量a定義在main()函數(shù)中，所以其作用范圍就在main()函數(shù)內(nèi)部；而變量b定義在復(fù)合語(yǔ)句中，所以其作用范圍在復(fù)合語(yǔ)句的兩個(gè)花括號(hào)之間。

程序編譯時(shí)，會(huì)在第二個(gè)printf()函數(shù)處指示錯(cuò)誤“'b':undeclaredidentifier”。請(qǐng)思考這是為什么。

2．全局變量

為了解決多個(gè)函數(shù)間共用變量的問(wèn)題，C語(yǔ)言中允許定義全局變量。定義在函數(shù)外，不屬于任何一個(gè)函數(shù)的變量稱為全局變量。一般情況下，全局變量的定義放在第一個(gè)函數(shù)的前面。全局變量的作用范圍是從定義的地方開(kāi)始，直到程序所在文件結(jié)束，作用范圍內(nèi)的所有函數(shù)都可以使用全局變量。

函數(shù)的作用范圍又叫作用域。局部變量的作用域?yàn)樗诤瘮?shù)或復(fù)合語(yǔ)句，而全局變量的作用域?yàn)槎x的地方直到程序運(yùn)行結(jié)束。

【例4-15】全局變量例題。

運(yùn)行結(jié)果：

Inthecompoundstatement,a=0

Inthefunctionf1,a=15

a=10,b=5

由于全局變量使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致各函數(shù)之間出現(xiàn)干擾，容易出錯(cuò)，因此在一般情況下，應(yīng)盡量避免使用全局變量，而盡量使用局部變量和函數(shù)參數(shù)。

4.4.2動(dòng)態(tài)變量與靜態(tài)變量

變量的存儲(chǔ)類型分為動(dòng)態(tài)變量和靜態(tài)變量。對(duì)于動(dòng)態(tài)變量，系統(tǒng)在程序運(yùn)行期間根據(jù)需要為其分配存儲(chǔ)空間，對(duì)于靜態(tài)變量，系統(tǒng)在程序運(yùn)行期間為其分配固定的存儲(chǔ)空間。函數(shù)(含main()函數(shù))以及復(fù)合語(yǔ)句中定義的變量、函數(shù)的形參都屬于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的變量。動(dòng)態(tài)變量在函數(shù)被調(diào)用之前是不分配存儲(chǔ)空間的，直到函數(shù)被調(diào)用時(shí)系統(tǒng)才會(huì)為函數(shù)中的局部變量分配存儲(chǔ)空間，一旦函數(shù)調(diào)用結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)回收函數(shù)中局部變量所占用的存儲(chǔ)空間。

動(dòng)態(tài)變量包括自動(dòng)變量和寄存器變量?jī)煞N。在C語(yǔ)言中，每一個(gè)變量和函數(shù)有兩個(gè)屬性：數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類別。

1．自動(dòng)變量

自動(dòng)變量定義的形式是：

auto類型名變量表；

如：

autointa,b;

定義兩個(gè)自動(dòng)類型的整型變量a和b。

在定義自動(dòng)變量時(shí)，auto可以省略，形式與我們以前在函數(shù)中定義普通變量時(shí)完全一樣。所以，我們以前編程過(guò)程中用到的變量都是自動(dòng)變量。

2．寄存器變量

寄存器變量把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)寄存器單元上，存取速度比內(nèi)存快得多。但大多數(shù)C語(yǔ)言系統(tǒng)上，并不真正支持寄存器變量的使用，而是把寄存器變量當(dāng)做普通自動(dòng)變量來(lái)處理。寄存器變量只適用于整型。

寄存器變量定義的形式是：

registerint變量表；

3．靜態(tài)局部變量

前面講到的全局變量，由于從定義的地方到程序結(jié)束一直有效，因此其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元一直有效，而全局變量存儲(chǔ)空間的分配也是與自動(dòng)局部變量不同的，其存儲(chǔ)空間是靜態(tài)分配的，即在程序運(yùn)行期間一直保持，不會(huì)被釋放。

與全局變量同樣靜態(tài)分配存儲(chǔ)空間的還有靜態(tài)局部變量，它的作用范圍是函數(shù)的內(nèi)部，但是當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束時(shí)，其所占的存儲(chǔ)空間不會(huì)被釋放，值依然保存著，下次調(diào)用還可以繼續(xù)使用。

變量在內(nèi)存中保存的時(shí)間稱為變量的生存周期。前面講過(guò)的普通局部變量，生存周期就是函數(shù)或復(fù)合語(yǔ)句執(zhí)行期間，與作用域相同。而全局變量和靜態(tài)局部變量的生存周期則是程序運(yùn)行期間。請(qǐng)注意，靜態(tài)局部變量的作用域和生存周期并不一樣，作用域是在函數(shù)調(diào)用期間，而生存周期則是程序運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程。

靜態(tài)局部變量的定義格式為：

static類型名變量表；

靜態(tài)局部變量如果沒(méi)有在函數(shù)中賦初值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為靜態(tài)局部變量賦初值為0。

【例4-16】靜態(tài)局部變量例題。

程序分析：先來(lái)看main()函數(shù)，main()函數(shù)中for循環(huán)會(huì)執(zhí)行3次，即調(diào)用3次f1()函數(shù)。靜態(tài)局部變量系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)賦初值為0，所以f1()中變量b的初值為0。第一次調(diào)用f1()函數(shù)時(shí)，printf()函數(shù)輸出b的值應(yīng)為2，這并不難理解。

4．外部變量

全局變量的作用范圍是整個(gè)程序，只能在某個(gè)模塊中定義一次。如果重復(fù)定義，在程序連接時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。當(dāng)一個(gè)模塊需要直接訪問(wèn)其他模塊中定義的全局變量時(shí)，程序編譯時(shí)會(huì)出現(xiàn)“變量未定義”的錯(cuò)誤。這就需要在該程序模塊開(kāi)頭加上對(duì)全局變量的聲明，即外部變量。

外部變量的聲明格式為：

extern變量名表；

5．靜態(tài)全局變量

當(dāng)程序由多個(gè)文件組成時(shí)，在一個(gè)文件中定義的全局變量也可以作用于其他文件，會(huì)造成文件的互相影響。

如果把全局變量聲明為靜態(tài)，則這個(gè)靜態(tài)全局變量的作用范圍只限于當(dāng)前的文件，而不會(huì)作用于其他文件，這樣就避免了同一個(gè)程序不同文件中的全局變量的相互影響。

4.5編譯預(yù)處理命令

4.5.1文件包含所謂文件包含，是指一個(gè)源文件可以將另外一個(gè)源文件的內(nèi)容全部包含進(jìn)來(lái)。文件包含的一般形式為#include<文件名>或#include"文件名"

一般來(lái)講，使用C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)頭文件時(shí)，在文件包含中使用尖括號(hào)<>；使用編程者自己的文件時(shí)，在文件包含中使用雙引號(hào)"?"。這兩者并沒(méi)有嚴(yán)格界限，舉例來(lái)說(shuō)，在程序中使用?#include<stdio.h>和#i