实验五 模块化的程序设计

实验五 模块化的程序设计

实验目的

（1）理解自顶向下，逐步细化的模块化设计思想划分子模块；知道模块化程序设计方法。 （2）熟悉函数的定义、函数的声明和函数的调用，理解函数调用的实现过程。

（3）理解函数调用时的数据传送机制，通过参数将主调函数的数据传递到被调函数，运用

return语句将被调函数的处理结果返回主调函数。

（4）通过设置断点和单步执行，观察子函数的执行路径，和子函数中变量的值的变化。

实验范例 引导任务

任务1会变化的三角形 任务2 计算生日相差几天

任务１ 会变化的三角形

任务描述

在屏幕上打印一个三角形，如图5-1所示，运行程序时输入三角形的级别n，可以打印不同大小的三角形。

图5-1 输出可变的三角形

任务解决

任务解决路径：

图5-2 任务1 解决路径

第一步：学习无参无返回值函数的定义、声明和调用；

第二步：了解函数参数的作用，学习使用带参的函数构建多层模块程序的构建； 第三步：学习带参无返回值函数的设计；

1．编写打印三角形的函数

（1）问题分析

要在屏幕上打印一个三角形，可以直接在main函数中使用printf语句完成，如下程序代码所示：

#include int main() {

printf("打印一个三角形\n ");

printf(" *\n");

printf(" ***\n");

printf("*****\n");

printf("打印结束\n");

return 0; }

在本任务中，要求调整程序的结构，写一个打印三角形的无参无返回值函数，然后在main函数中调用它实现打印三角形。程序员编写的函数称为用户自定义函数，相对于系统函数而言，不是系统已写好的代码，需要程序员自己定义函数和编写实现函数的程序代码。无参无返回值函数通常执行一个具体的操作，无计算结果。 （2）函数的应用

使用用户自定义函数分三步：函数定义，函数声明和函数调用。 ①无参无返回值函数的定义

无参无返回值函数定义的一般形式为：

void函数名（void） { ...... }

一个打印三角形的函数的定义可以为：

void triangle(void) { printf(" *\n"); printf(" ***\n"); printf("*****\n"); }

triangle是函数名，函数名应能体现函数的功能，以增强程序的可读性，这个函数的功能是打印一个固定的三角形。函数类型为void，表示没有返回值，形参表中写void，表示没有参数，void可以省略，但一对圆括号不能省略，表示函数运算符。 ② 函数的声明

用户自定义函数要先声明后调用。无参无返回值的函数声明的一般形式：

void 函数名（void）;

例如triangle函数的声明语句为： void triangle（void）;

函数声明所需要的信息都在函数的首部，书写函数声明时可以复制函数首部，加分号。 ③ 函数调用

无返回值函数的调用形式为： 函数名（）;

例如triangle函数的调用语句为：

triangle（）;

虽然triangle函数没有参数，实参列表为空，但一对圆括号不能省略，而且圆括号中不能写void。这种从函数名开始的调用形式，称为函数语句。

（3）编写程序

最后关注这三个组成部分在程序中出现的位置，程序sample05_01.cpp演示了一个规范的程序代码格式。

【例5.1 sample05_01.cpp】 /* 打印一个三角形*/ #include //函数声明

void triangle(void);

int main() {

printf("打印一个三角形\n"); //函数调用

triangle();

printf("打印结束\n"); ; return 0;} //函数定义

void triangle(void) {

printf(" *\n"); printf(" ***\n"); printf("*****\n"); }

在程序中，函数定义的位置最好在main函数后面，因为程序从main函数开始执行，

到main函数的最后一句语句结束，我们阅读程序也习惯从main函数开始。函数和函数之间没有先后关系，也没有包含关系，不能在一个函数的内部定义另一个函数，每个函数都是独立定义的。

函数声明通常放在预编译命令的后面，main函数之前。这是一个全局位置，函数声明对所有的函数有效。如果函数声明放在另一个函数的内部，那只对该函数有效。

函数调用按程序的需要进行，一个函数定义并声明后，可以多次调用。程序的执行从main函数的第一条可执行语句开始，执行完printf语句，输出字符串“打印一个三角形”，顺次执行函数调用语句“triangle();”，程序转向triangle的函数定义处，执行triangle函数中的语句，执行完后回到main函数，接着向下执行printf语句和return语句，main执行结束，程序结束。

思考：如果要在垂直方向上连续输出三个三角形，如图所示，该如何修改你的程序呢？

图5-3 输出三个三角形

提示：函数是通用项目，可以多次调用。

2. 使用通用函数编写三角形函数

先阅读两个通用功能函数line和point，它们实现基本的显示线段功能。 line函数定义如下：

void line(intstart,int end ) line函数的作用是画一条从start开始{ inti; 到end结束的由*组成的线段，start和end for(i=1;i

printf(" ");

printf("*\n") ; //结束星号和回车 }

line函数和point函数与前面的triangle函数相比，增加了两个参数变量start和end，这两个变量在函数调用时可以接受两个整数，决定画出的线段的长短。参数变量定义的方法与一般函数体内定义变量的方法相似，要设定变量的数据类型，但不同的是每个参数变量必须单独定义。带参无返回值的函数定义一般格式如下：

void 函数名( 形参变量1, [ 形参变量2,......]) {

....... }

line函数的两个参数变量都是整型，也不能共用一个int类型，下面的定义形式是错误的,end参数前的int不能省略： void line(int start, end) { }

带参无返回值的函数声明同样是函数首部加分号，一般格式如下：

void 函数名( 形参变量1, [ 形参变量2,......]);

在调用带参数的函数时，要确保每个形参变量都能得到指定类型的数据，数据的形式不限，可以是常量数据，可以是变量数据，还可以是表达式数据。无返回值带参的函数调用一般格式如下：

函数名(实参值1[,实参值2......]); 【例5.2 line函数的调用示例】 int s=10,e=20;

① line( 10,30); //输出9个空格后，从10位置开始输出21个星号，回车结束 ② line( s,e); //输出9个空格后，从10位置开始输出11个星号，回车结束 ③ line( s,s+24); //输出9个空格后，从10位置开始输出25个星号，回车结束 函数的调用，其实质完成了将实参值赋给形参变量的操作如图5-4所示：

图5-4 参数的传递示意图

思考：如果要在11的位置输出一个星号，是调用line函数还是point函数？

下面使用line函数和point函数重新实现例5-1的triangle函数，设置三角形向右平移8个空格，函数定义如下： void triangle(void) {

line(11,11); point(10,12); line(9,13); }

实现绘制空心三角形的完整程序： 【例5.3 sample05_02.cpp】 /* 打印一个三角形*/ #include

图5-5 空心三角形

/*

*画一条从start开始到end结束的由*组成的线段 */

void line(intstart,int end ) ;

void point(intstart,int end ) ;

void triangle(void); int main() {

printf("打印一个三角形\n"); //函数调用 triangle();

printf("打印结束\n"); return 0; } /*

*画一个空心三角形 */

void triangle(void) {

line(11,11);

void line(intstart,int end )

{ inti;

for(i=1;i

printf(" ");

for(i=start;i

printf("*");

printf("\n"); //回车

}

/*

*画一条从start到end的两端星号中间空格的线段 */

void point(intstart,int end ) {

inti;

for(i=1;i

printf(" "); printf("*");//开始星号

for(i=start+1;i

printf(" ");//结束星号 printf("*\n") ; //回车 }

2

point(10,12); line(9,13);

}

1

与例5-1比较，这个程序中增加了两个用户自定义函数line和point，调用这两个函数重写了triangle函数，输出了一个空心三角形。main函数不需要作改动。

3. 输出可变的三角形

最后来实现三角形的变化，输入一个n值，n值不同，输出三角形的大小也随之变化。 （1）问题分析

修改triangle函数的功能定义，给triangle函数增加一个形参变量n，三角形的大小由n值确定，一共n行，每行2*i-1 个星号。这样，通过增加形参，triangle函数可处理的三角形增多，通用性增强。 （2）算法设计

上例中triangle函数的三句代码标号如下，分析每一句语句的作用， ①line(11,11); ②point(10,12); ③line(9,13);

语句①的作用是画三角形的最上面的一个顶点；语句②的作用画三角形的中部空心线，从顶点向下，每行的空心线开始端减1，结束端加1；语句③的作用是画三角形的底部实心

线，画2n-1个星号。

设定：三角形上方顶点位置middle（最后一行的中间位置）,线段开始端s，结束端e。算法设计如下:

1.调用line函数画顶点星号，middle位置是（2n-1）/2+1 2.设置s为middle-1，e为middle+1 3.画n-2条三角形的中部空心线 循环i从2到n-1 ,步长1

3.1 调用point函数画从s到e的空心线 3.2 s减1，e增1

4. 调用line函数画从s到e的实线。

（3）编写程序

triangle函数的实现代码 void triangle(int n ) {

int middle=(2*n-1)/2+1; // middle是最后一行的中间位置 ints,e;

line(middle,middle);// 画顶点星号

s=middle-1; //从顶点向下，每行的空心线开始端减1，结束端加1 e=middle+1;

for(int i=2;i

point(s,e); s--;e++; }

line(s,e); //是画三角形的底部实心线 }

main函数调用时，增加输入n值输入的语句，调用triangle函数时，传递n值到triangle函数，实现输出可变的空心三角形。 【例5.4 sample05_03.cpp】 /* 打印一个三角形*/ #include

void line(int start,int end ) ; void point(int start,int end ) ; void triangle(int n); int main() {int n;

printf("打印一个三角形\n"); printf("n="); scanf("%d",&n); triangle(n);

printf("打印结束\n"); ;

return 0; }

void triangle(int n ) { 略 }

void line(intstart,int end ) { 略}

void point(intstart,int end ) { 略}

任务2计算生日相差几天

任务描述

班主任想知道班上某两位同学在本年度的生日差几天，设计程序，任意输入两个人在本年度的生日日期，能够计算两人的生日差几天。要求使用模块化设计的方法完成任务。

任务解决

一个多函数结构的

C程序是模块化设计的结果，模块化设计的思想实际上是一种“分而治之”的思想，把一个大任务分为若干个子任务，每一个子任务就相对简单了。在拿到一个程序模块以后，根据程序模块的功能将它划分为若干个子模块，如果这些子模块的规模还嫌大，还再可以划分为更小的模块。这个过程采用自顶向下的方法来实现。

任务解决路径：

图5-6 任务2 解决路径

第一步 学习模块化的设计方法得到程序的函数构成 第二步 学习带参有返回值函数的定义

第三步 学习带参有返回值函数的声明和调用

1.模块化设计

计算生日日期之间的差值，可以分别先算出该日期是该年的第几天，再求两者的差值即可。第一层得到的算法如下：

1. 输入本年度year

2. 输入两个同学的生日日期(m1-d1,m2-d2)

3. 计算第一个同学的生日是本年的第几天days1 4. 计算第二个同学的生日是本年的第几天days2 5. 计算并输出days1和days的差值

在第一层的算法分析中，第3、4步还需要细化，解决求一个日期是该年的第几天的问题。例如求2012年4月5日是2012年的第几天，通常的做法是前3个月的总的天数相加，再加上4月份的5天。每个月的总的天数分三种情况：有31天的，有30天的，2月份单独按闰年和非闰年区分为29天和28天，得到算法如下：

year，month，day表示日期，days表示第几天 1. 将day赋给days

2. 累加从month-1月到1月的总的天数到days 3. 返回days

完成累加从month-1月到1月的总的天数到days，可以利用switch语句的case语句没有break语句，则顺次进入下一case分支的特性来完成累计。2月份要根据是否闰年区分是29天还是28天。

判断一个年份是否是闰年的算法：

如果year能被4整除但不能被100整除，或者能被400整除 则返回1 否则返回0

到此向下细化的任务完成，得到模块结构如图5-7所示

图5-7 任务2 模块结构图

2. 编写有返回值的带参函数

C语言实现模块结构图中模块是通过函数来完成的，任务2包括三个函数，模块1对应的是main函数，模块2和模块3是两个有返回值的函数。模块2是已知一个日期求是该年的第几天；模块3是一个判断函数，判断是否是闰年，返回真或假。由于C语言不提供布尔类型表示真假，通常返回1表示真，返回0表示假。 带参有返回值的函数定义的一般形式为：

函数类型 函数名(数据类型 形参变量1，数据类型 形参变量2„) {

return 表达式； }

return语句的作用是将函数的计算结果返回到函数调用处，表达式的值的类型应与函数类型一致。表达式可以直接是一个常量，也可以是变量，也可以是计算表达式。

在定义函数的时候，函数名应与函数实现的功能相呼应，已知的数据要设计形参变量来接受，计算的结果数据决定函数的类型。

模块3的实现功能是已知一个年份求是否是闰年。形参需要一个，接受年份，int类型。返回值是0

或1，int类型，可以定义函数如下：

intisLeap (int y)

{ return (y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0);}

模块2的实现是已知年月日，求第几天，形参变量需要三个，分别表示年月日，int类型；返回值是第几天，int类型。根据算法可以定义函数如下： intcalcDays(inty,intm,int d) { int days=d; switch(m-1) {

case 12: days+=31; case 11:days+=30; case 10: days+=31; case 9 :days+=30; case 8 : days+=31; case 7 :days+=31; case 6 :days+=30; case 5 : days+=31; case 4 :days+=30; case 3 : days+=31;

case 2 :days+=isLeap(y)?29:28; case 1 : days+=31;} return days; }

3. 调用有返回值的带参函数的形式

调用有返回值的带参函数和调用无返回值的带参函数类似，区别在于需要设计如何接收函数计算的返回值。可接收返回值的位置主要有三种，以调用calcDays函数为例： (1)赋值语句

index=calcDays(2012,4,5); (2)运算表达式

d=calcDays(2012,8,5)- calcDays(2012,4,5); (3)函数的参数

printf(“%d-%d-%d是该年的第几天”,year,month,day,calcDays(year,month,day));

返回值为真和假的判断函数调用位置通常在书写if条件或者是循环条件的位置，例如函数calcDays中在一个条件表达式中调用isLeap函数：

days+=isLeap(y)?29:28;

isLeap(y)根据y是否为闰年返回1或0，1为真，条件表达式的值取？后面的29；0为假，条件表达式的值取：后面的28。条件表达式的值累加给days变量。

完成本任务的完整程序如下所示，粗体部分为函数调用的语句

【例5.5 sample05_04.cpp】

#include #include

intisLeap (int y);

intcalcDays(int y,int m,int d);

int main() {

int year,m1,d1,days1,m2,d2,days2; printf("计算两个生日相差的天数\n");

//输入年份和两个同学的生日日期。 printf("year="); scanf("%d",&year);

printf("第一个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m1,&d1);

printf("第二个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m2,&d2);

//计算同学的生日是本年的第几天。 days1= calcDays(year,m1,d1); days2= calcDays(year,m2,d2);

//计算并输出days1和days的差值

printf("两个生日相差的天数为%d\n",abs(days1-days2));

return 0; }

/*

*求一个日期是该年的第几天 */

intcalcDays(int y,int m,int d) {

int days=d; switch(m-1) {

case 12: days+=31; case 11:days+=30; case 10: days+=31; case 9 :days+=30; case 8 : days+=31; case 7 :days+=31; case 6 :days+=30; case 5 : days+=31; case 4 :days+=30; case 3 : days+=31;

case 2 :days+=isLeap(y)?29:28; case 1 : days+=31;

}

return days; } /*

*判断一个年份是否是闰年 */

int isLeap (int y) {

return (y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0); }

运行示例

图5-8 运行结果

调试错误程序示例

多函数结构的程序查错步骤一般如下：

（1）首先要定位出错的函数。在main函数中，断点设置位置往往在IPO的交界处，以确定是输入的错误，还是处理的错误，还是输出的错误。带参有返回值的函数的调用位置往往是断点的设置位置。

（2）如果处理函数的返回值出错，则在出错的函数中第一句设置断点，确定参数传值是否正确。

（3）如果参数传值正确，则在return语句前设置断点，确定是处理算法出错，还是return语句出错。

（4）如果算法出错，则在算法的合适位置设置断点，单步执行，观察变量的值找出错误。

打开程序文件error05_01.cpp，实现功能与smaple05_04.cpp相同。

#include #include

intcalcDays(int y,int m,int d); int main() {

int year,m1,d1,days1,m2,d2,days2; printf("计算两个生日相差的天数\n"); //输入年份和两个同学的生日日期 printf("year="); scanf("%d",&year);

printf("第一个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m1,&d1);

printf("第二个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m2,&d2);

intcalcDays(int y,int m,int d) { int days=d;

switch(m) { case 12: days+=31; case 11: days+=30; case 10: days+=31; case 9 :days+=30; case 8 :days+=31; case 7 :days+=31; case 6 :days+=30; case 5 :days+=31; case 4 :days+=30; case 3 :days+=31;

case 2 :days+=isLeap(y)?29:28; case 1 :days+=31;

//计算同学的生日是本年的第几天 days1= calcDays(int year,m1,d1); days2= calcDays(int year,m2,d2);

//计算并输出days1和days的差值 printf("

return 0;}

两

个

生

日

相

差

的

天

数

}

int isLeap (int y)

{ if(y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0) return 0; else return 1;}

}

return days;

为%d\n",abs(days1-days2));

先对程序文件进行编译，有编译错误，首先修改编译错误。第一条编译错误指向main

函数的calcDays函数调用语句，函数调用时应给出参数的值（实参），赋给函数定义处的形

修改后重新编译，第一条编译错误指向calcDays函数定义中的case 2

语句。编译错误提示isLeap是没有声明的标示符，isLeap是用户自定的函数，编译系统不能识别一般两种原因，一是没有函数声明，二是拼写错误。

再次编译通过，可以运行，运行结果如图所示，结果相差一天，与结果不符，存在逻辑错误。

图5-8调试运行图（1）

调试逻辑错误，在main函数最后的输出语句前设置断点，按F5调试运行，输入year和两个同学的生日日期后，程序在断点处停下，如图5-9所示，在locals选项卡中观察变量的当前值，year和两个同学的生日日期数据正确，days1和days2的值不正确，第一个同学的生日日期应为当年的第28天，第二个同学的生日日期应为当年的第126天，calcDays计算出错，按F5结束本次运行。

图5-9调试运行图（2）

继续检查calcDays函数的出错原因，calcDays函数的return语句直接return days，没有错误，故可以确定函数算法有误，在switch语句前设置断点。按F5调试运行，输入year和两个同学的生日日期后，程序在断点处停下，如图5-10所示，观察变量的值，calcDays函数的参数y、m、d已正确获得main函数传来数据2012、1、28，days取得初值28。继续单步执行按F10后，跳转到switch语句中的case 1，days增至59，这里产生一个逻辑错误。第一个同学是1月份的，不需要加上一月的最大天数，算法上应累加1~（m-1）个月的最大天数，switch语句的开关表达式应为（m-1）。

图5-10调试运行图（3）

执行菜单命令stop debugging结束本次调试，修改后switch语句的表达式后再次运行仍不对，再次断点调试发现days1的值正确为28，但days2的值错误，为125。单步调试calcDays函数，计算第二个同学的生日时，程序正确地进入case 2，在watch1窗口测试isLeap函数的值发现isLeap的值错误，如图5-11所示。2012年是闰年，isLeap(y)应为1。检查isLeap函数发现逻辑错误，交换两个return语句的位置，再执行程序正确。

图5-11调试运行图（4）

独立任务

任务1改错——计算n!

程序文件error5-2.cpp的功能是调用fact(n) 函数，计算n!。 #include int main(void) { int n; double f; printf("Input n:"); scanf("%d",&n); f=fact(m); //设置调试断点1 printf("%d!=%f\n",n,f); return 0; //设置调试断点2 }

double fact(m) { int i; double product; for(i=1;i

return 0; //设置调试断点3 }

要求：

1、请根据VC6的compile和link错误信息改正错误，使程序可以运行。 （要求：截屏一个错误信息，给出对应的修改语句）

2、请按注释要求设置3个调试断点，纠正程序逻辑错误，使其能正确输出n!。 （1）逻辑错误纠正前的调式结果：

● 执行到断点1处，能显示n变量值的watch窗口截屏：

● 执行到断点3处，能显示i、product变量值的watch窗口截屏： ● 执行到断点2处，能显示f变量值的watch窗口截屏： （2）逻辑错误纠正后的调式结果：

● 执行到断点1处，能显示n变量值的watch窗口截屏：

● 执行到断点3处，能显示i、product变量值的watch窗口截屏： ● 执行到断点2处，能显示f变量值的watch窗口截屏：

任务2改写程序

增加参数可以增加函数的可变性和通用性，请修改sample05_03.cpp:

(1)复制sample05_03.cpp并改名为ex5_1.cpp,请为triangle函数增加一个参数变量，用于指定图形左边距空格数。main函数实现输入一个n输出n个n行的三角形，左边距从3开始，每次增加两个空个。图5-12显示了调用三次triangle函数，分别设置左边距空格数为3，5，7的程序执行结果。

图5-12 设置不同的左边距

（2）复制sample05_03.cpp并改名为ex5_2.cpp,请为triangle、point、line函数，增加一个参数变量指定输出字符，main函数实现输入一个n和字符，输出一个n行的由输入字符构成的三角形，左边距为5。如图5-13所示。

图5-13 可变字符的三角形

（3）复制sample05_03.cpp并改名为ex5_3.cpp，使用point和line函数设计一个绘制可变矩形的函数rectangle，矩形的长和宽、左边的边距可以调用时指定时。例如：一个

高为10，宽为5，边距为5的矩形如图5-13所示。

图5-14 可变的矩形

任务3 编程

（1）打开程序文件ex5_4.cpp，程序的功能是实现在main函数中通过调用getCelsius函数完成华氏温度转化为摄氏温度。请填空完整程序。 #include //声明getCelsius函数

int main(void) {

intfahr;

printf("input fahr:"); scanf("%d",&fahr);

printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, getCelsius(fahr)); return 0; }

//定义函数getCelsius { intcelsius; //计算摄氏温度 celsius=

//返回摄氏温度 }

（2）打开程序文件ex5_5.cpp，定义函数double average(intx,inty,int z) 计算3个整数的算术平均值，并在main函数中输入3个整数，调用函数average计算平均值并输出。 （3）打开程序文件ex5_6.cpp，编写函数intgetLastBit(int number)，该函数返回正整数number的个位数，例如正整数1234，则返回4。在main函数中实现输入n个任意整数，取n个数的最后一位构成一个新的整数后输出。例如依次输入4个数（45、81、673 938），得到的新的整数为：5318。 #include

intgetLastBit(int number); int main()

{

//1.输入n

//2.新整数初始化为0

//3.循环i从1到n，step 1： //3.1 读入一个整数

//3.2调用getLastBit求解最后一位数 //3.3 将最后一位数构造到新整数 //4.输出结果 }

intgetLastBit(int number) {//返回number的最后一位 }

（4）打开程序文件ex5_7.cpp，程序实现的功能是输出1900年至今所有的闰年，每行10个，要求调用isLeap函数判闰年。 #include int main() {

return 0;}

intisLeap (int y) {

return (y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0); }

实验五 模块化的程序设计

实验目的

（1）理解自顶向下，逐步细化的模块化设计思想划分子模块；知道模块化程序设计方法。 （2）熟悉函数的定义、函数的声明和函数的调用，理解函数调用的实现过程。

（3）理解函数调用时的数据传送机制，通过参数将主调函数的数据传递到被调函数，运用

return语句将被调函数的处理结果返回主调函数。

（4）通过设置断点和单步执行，观察子函数的执行路径，和子函数中变量的值的变化。

实验范例 引导任务

任务1会变化的三角形 任务2 计算生日相差几天

任务１ 会变化的三角形

任务描述

在屏幕上打印一个三角形，如图5-1所示，运行程序时输入三角形的级别n，可以打印不同大小的三角形。

图5-1 输出可变的三角形

任务解决

任务解决路径：

图5-2 任务1 解决路径

第一步：学习无参无返回值函数的定义、声明和调用；

第二步：了解函数参数的作用，学习使用带参的函数构建多层模块程序的构建； 第三步：学习带参无返回值函数的设计；

1．编写打印三角形的函数

（1）问题分析

要在屏幕上打印一个三角形，可以直接在main函数中使用printf语句完成，如下程序代码所示：

#include int main() {

printf("打印一个三角形\n ");

printf(" *\n");

printf(" ***\n");

printf("*****\n");

printf("打印结束\n");

return 0; }

在本任务中，要求调整程序的结构，写一个打印三角形的无参无返回值函数，然后在main函数中调用它实现打印三角形。程序员编写的函数称为用户自定义函数，相对于系统函数而言，不是系统已写好的代码，需要程序员自己定义函数和编写实现函数的程序代码。无参无返回值函数通常执行一个具体的操作，无计算结果。 （2）函数的应用

使用用户自定义函数分三步：函数定义，函数声明和函数调用。 ①无参无返回值函数的定义

无参无返回值函数定义的一般形式为：

void函数名（void） { ...... }

一个打印三角形的函数的定义可以为：

void triangle(void) { printf(" *\n"); printf(" ***\n"); printf("*****\n"); }

triangle是函数名，函数名应能体现函数的功能，以增强程序的可读性，这个函数的功能是打印一个固定的三角形。函数类型为void，表示没有返回值，形参表中写void，表示没有参数，void可以省略，但一对圆括号不能省略，表示函数运算符。 ② 函数的声明

用户自定义函数要先声明后调用。无参无返回值的函数声明的一般形式：

void 函数名（void）;

例如triangle函数的声明语句为： void triangle（void）;

函数声明所需要的信息都在函数的首部，书写函数声明时可以复制函数首部，加分号。 ③ 函数调用

无返回值函数的调用形式为： 函数名（）;

例如triangle函数的调用语句为：

triangle（）;

虽然triangle函数没有参数，实参列表为空，但一对圆括号不能省略，而且圆括号中不能写void。这种从函数名开始的调用形式，称为函数语句。

（3）编写程序

最后关注这三个组成部分在程序中出现的位置，程序sample05_01.cpp演示了一个规范的程序代码格式。

【例5.1 sample05_01.cpp】 /* 打印一个三角形*/ #include //函数声明

void triangle(void);

int main() {

printf("打印一个三角形\n"); //函数调用

triangle();

printf("打印结束\n"); ; return 0;} //函数定义

void triangle(void) {

printf(" *\n"); printf(" ***\n"); printf("*****\n"); }

在程序中，函数定义的位置最好在main函数后面，因为程序从main函数开始执行，

到main函数的最后一句语句结束，我们阅读程序也习惯从main函数开始。函数和函数之间没有先后关系，也没有包含关系，不能在一个函数的内部定义另一个函数，每个函数都是独立定义的。

函数声明通常放在预编译命令的后面，main函数之前。这是一个全局位置，函数声明对所有的函数有效。如果函数声明放在另一个函数的内部，那只对该函数有效。

函数调用按程序的需要进行，一个函数定义并声明后，可以多次调用。程序的执行从main函数的第一条可执行语句开始，执行完printf语句，输出字符串“打印一个三角形”，顺次执行函数调用语句“triangle();”，程序转向triangle的函数定义处，执行triangle函数中的语句，执行完后回到main函数，接着向下执行printf语句和return语句，main执行结束，程序结束。

思考：如果要在垂直方向上连续输出三个三角形，如图所示，该如何修改你的程序呢？

图5-3 输出三个三角形

提示：函数是通用项目，可以多次调用。

2. 使用通用函数编写三角形函数

先阅读两个通用功能函数line和point，它们实现基本的显示线段功能。 line函数定义如下：

void line(intstart,int end ) line函数的作用是画一条从start开始{ inti; 到end结束的由*组成的线段，start和end for(i=1;i

printf(" ");

printf("*\n") ; //结束星号和回车 }

line函数和point函数与前面的triangle函数相比，增加了两个参数变量start和end，这两个变量在函数调用时可以接受两个整数，决定画出的线段的长短。参数变量定义的方法与一般函数体内定义变量的方法相似，要设定变量的数据类型，但不同的是每个参数变量必须单独定义。带参无返回值的函数定义一般格式如下：

void 函数名( 形参变量1, [ 形参变量2,......]) {

....... }

line函数的两个参数变量都是整型，也不能共用一个int类型，下面的定义形式是错误的,end参数前的int不能省略： void line(int start, end) { }

带参无返回值的函数声明同样是函数首部加分号，一般格式如下：

void 函数名( 形参变量1, [ 形参变量2,......]);

在调用带参数的函数时，要确保每个形参变量都能得到指定类型的数据，数据的形式不限，可以是常量数据，可以是变量数据，还可以是表达式数据。无返回值带参的函数调用一般格式如下：

函数名(实参值1[,实参值2......]); 【例5.2 line函数的调用示例】 int s=10,e=20;

① line( 10,30); //输出9个空格后，从10位置开始输出21个星号，回车结束 ② line( s,e); //输出9个空格后，从10位置开始输出11个星号，回车结束 ③ line( s,s+24); //输出9个空格后，从10位置开始输出25个星号，回车结束 函数的调用，其实质完成了将实参值赋给形参变量的操作如图5-4所示：

图5-4 参数的传递示意图

思考：如果要在11的位置输出一个星号，是调用line函数还是point函数？

下面使用line函数和point函数重新实现例5-1的triangle函数，设置三角形向右平移8个空格，函数定义如下： void triangle(void) {

line(11,11); point(10,12); line(9,13); }

实现绘制空心三角形的完整程序： 【例5.3 sample05_02.cpp】 /* 打印一个三角形*/ #include

图5-5 空心三角形

/*

*画一条从start开始到end结束的由*组成的线段 */

void line(intstart,int end ) ;

void point(intstart,int end ) ;

void triangle(void); int main() {

printf("打印一个三角形\n"); //函数调用 triangle();

printf("打印结束\n"); return 0; } /*

*画一个空心三角形 */

void triangle(void) {

line(11,11);

void line(intstart,int end )

{ inti;

for(i=1;i

printf(" ");

for(i=start;i

printf("*");

printf("\n"); //回车

}

/*

*画一条从start到end的两端星号中间空格的线段 */

void point(intstart,int end ) {

inti;

for(i=1;i

printf(" "); printf("*");//开始星号

for(i=start+1;i

printf(" ");//结束星号 printf("*\n") ; //回车 }

2

point(10,12); line(9,13);

}

1

与例5-1比较，这个程序中增加了两个用户自定义函数line和point，调用这两个函数重写了triangle函数，输出了一个空心三角形。main函数不需要作改动。

3. 输出可变的三角形

最后来实现三角形的变化，输入一个n值，n值不同，输出三角形的大小也随之变化。 （1）问题分析

修改triangle函数的功能定义，给triangle函数增加一个形参变量n，三角形的大小由n值确定，一共n行，每行2*i-1 个星号。这样，通过增加形参，triangle函数可处理的三角形增多，通用性增强。 （2）算法设计

上例中triangle函数的三句代码标号如下，分析每一句语句的作用， ①line(11,11); ②point(10,12); ③line(9,13);

语句①的作用是画三角形的最上面的一个顶点；语句②的作用画三角形的中部空心线，从顶点向下，每行的空心线开始端减1，结束端加1；语句③的作用是画三角形的底部实心

线，画2n-1个星号。

设定：三角形上方顶点位置middle（最后一行的中间位置）,线段开始端s，结束端e。算法设计如下:

1.调用line函数画顶点星号，middle位置是（2n-1）/2+1 2.设置s为middle-1，e为middle+1 3.画n-2条三角形的中部空心线 循环i从2到n-1 ,步长1

3.1 调用point函数画从s到e的空心线 3.2 s减1，e增1

4. 调用line函数画从s到e的实线。

（3）编写程序

triangle函数的实现代码 void triangle(int n ) {

int middle=(2*n-1)/2+1; // middle是最后一行的中间位置 ints,e;

line(middle,middle);// 画顶点星号

s=middle-1; //从顶点向下，每行的空心线开始端减1，结束端加1 e=middle+1;

for(int i=2;i

point(s,e); s--;e++; }

line(s,e); //是画三角形的底部实心线 }

main函数调用时，增加输入n值输入的语句，调用triangle函数时，传递n值到triangle函数，实现输出可变的空心三角形。 【例5.4 sample05_03.cpp】 /* 打印一个三角形*/ #include

void line(int start,int end ) ; void point(int start,int end ) ; void triangle(int n); int main() {int n;

printf("打印一个三角形\n"); printf("n="); scanf("%d",&n); triangle(n);

printf("打印结束\n"); ;

return 0; }

void triangle(int n ) { 略 }

void line(intstart,int end ) { 略}

void point(intstart,int end ) { 略}

任务2计算生日相差几天

任务描述

班主任想知道班上某两位同学在本年度的生日差几天，设计程序，任意输入两个人在本年度的生日日期，能够计算两人的生日差几天。要求使用模块化设计的方法完成任务。

任务解决

一个多函数结构的

C程序是模块化设计的结果，模块化设计的思想实际上是一种“分而治之”的思想，把一个大任务分为若干个子任务，每一个子任务就相对简单了。在拿到一个程序模块以后，根据程序模块的功能将它划分为若干个子模块，如果这些子模块的规模还嫌大，还再可以划分为更小的模块。这个过程采用自顶向下的方法来实现。

任务解决路径：

图5-6 任务2 解决路径

第一步 学习模块化的设计方法得到程序的函数构成 第二步 学习带参有返回值函数的定义

第三步 学习带参有返回值函数的声明和调用

1.模块化设计

计算生日日期之间的差值，可以分别先算出该日期是该年的第几天，再求两者的差值即可。第一层得到的算法如下：

1. 输入本年度year

2. 输入两个同学的生日日期(m1-d1,m2-d2)

3. 计算第一个同学的生日是本年的第几天days1 4. 计算第二个同学的生日是本年的第几天days2 5. 计算并输出days1和days的差值

在第一层的算法分析中，第3、4步还需要细化，解决求一个日期是该年的第几天的问题。例如求2012年4月5日是2012年的第几天，通常的做法是前3个月的总的天数相加，再加上4月份的5天。每个月的总的天数分三种情况：有31天的，有30天的，2月份单独按闰年和非闰年区分为29天和28天，得到算法如下：

year，month，day表示日期，days表示第几天 1. 将day赋给days

2. 累加从month-1月到1月的总的天数到days 3. 返回days

完成累加从month-1月到1月的总的天数到days，可以利用switch语句的case语句没有break语句，则顺次进入下一case分支的特性来完成累计。2月份要根据是否闰年区分是29天还是28天。

判断一个年份是否是闰年的算法：

如果year能被4整除但不能被100整除，或者能被400整除 则返回1 否则返回0

到此向下细化的任务完成，得到模块结构如图5-7所示

图5-7 任务2 模块结构图

2. 编写有返回值的带参函数

C语言实现模块结构图中模块是通过函数来完成的，任务2包括三个函数，模块1对应的是main函数，模块2和模块3是两个有返回值的函数。模块2是已知一个日期求是该年的第几天；模块3是一个判断函数，判断是否是闰年，返回真或假。由于C语言不提供布尔类型表示真假，通常返回1表示真，返回0表示假。 带参有返回值的函数定义的一般形式为：

函数类型 函数名(数据类型 形参变量1，数据类型 形参变量2„) {

return 表达式； }

return语句的作用是将函数的计算结果返回到函数调用处，表达式的值的类型应与函数类型一致。表达式可以直接是一个常量，也可以是变量，也可以是计算表达式。

在定义函数的时候，函数名应与函数实现的功能相呼应，已知的数据要设计形参变量来接受，计算的结果数据决定函数的类型。

模块3的实现功能是已知一个年份求是否是闰年。形参需要一个，接受年份，int类型。返回值是0

或1，int类型，可以定义函数如下：

intisLeap (int y)

{ return (y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0);}

模块2的实现是已知年月日，求第几天，形参变量需要三个，分别表示年月日，int类型；返回值是第几天，int类型。根据算法可以定义函数如下： intcalcDays(inty,intm,int d) { int days=d; switch(m-1) {

case 12: days+=31; case 11:days+=30; case 10: days+=31; case 9 :days+=30; case 8 : days+=31; case 7 :days+=31; case 6 :days+=30; case 5 : days+=31; case 4 :days+=30; case 3 : days+=31;

case 2 :days+=isLeap(y)?29:28; case 1 : days+=31;} return days; }

3. 调用有返回值的带参函数的形式

调用有返回值的带参函数和调用无返回值的带参函数类似，区别在于需要设计如何接收函数计算的返回值。可接收返回值的位置主要有三种，以调用calcDays函数为例： (1)赋值语句

index=calcDays(2012,4,5); (2)运算表达式

d=calcDays(2012,8,5)- calcDays(2012,4,5); (3)函数的参数

printf(“%d-%d-%d是该年的第几天”,year,month,day,calcDays(year,month,day));

返回值为真和假的判断函数调用位置通常在书写if条件或者是循环条件的位置，例如函数calcDays中在一个条件表达式中调用isLeap函数：

days+=isLeap(y)?29:28;

isLeap(y)根据y是否为闰年返回1或0，1为真，条件表达式的值取？后面的29；0为假，条件表达式的值取：后面的28。条件表达式的值累加给days变量。

完成本任务的完整程序如下所示，粗体部分为函数调用的语句

【例5.5 sample05_04.cpp】

#include #include

intisLeap (int y);

intcalcDays(int y,int m,int d);

int main() {

int year,m1,d1,days1,m2,d2,days2; printf("计算两个生日相差的天数\n");

//输入年份和两个同学的生日日期。 printf("year="); scanf("%d",&year);

printf("第一个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m1,&d1);

printf("第二个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m2,&d2);

//计算同学的生日是本年的第几天。 days1= calcDays(year,m1,d1); days2= calcDays(year,m2,d2);

//计算并输出days1和days的差值

printf("两个生日相差的天数为%d\n",abs(days1-days2));

return 0; }

/*

*求一个日期是该年的第几天 */

intcalcDays(int y,int m,int d) {

int days=d; switch(m-1) {

case 12: days+=31; case 11:days+=30; case 10: days+=31; case 9 :days+=30; case 8 : days+=31; case 7 :days+=31; case 6 :days+=30; case 5 : days+=31; case 4 :days+=30; case 3 : days+=31;

case 2 :days+=isLeap(y)?29:28; case 1 : days+=31;

}

return days; } /*

*判断一个年份是否是闰年 */

int isLeap (int y) {

return (y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0); }

运行示例

图5-8 运行结果

调试错误程序示例

多函数结构的程序查错步骤一般如下：

（1）首先要定位出错的函数。在main函数中，断点设置位置往往在IPO的交界处，以确定是输入的错误，还是处理的错误，还是输出的错误。带参有返回值的函数的调用位置往往是断点的设置位置。

（2）如果处理函数的返回值出错，则在出错的函数中第一句设置断点，确定参数传值是否正确。

（3）如果参数传值正确，则在return语句前设置断点，确定是处理算法出错，还是return语句出错。

（4）如果算法出错，则在算法的合适位置设置断点，单步执行，观察变量的值找出错误。

打开程序文件error05_01.cpp，实现功能与smaple05_04.cpp相同。

#include #include

intcalcDays(int y,int m,int d); int main() {

int year,m1,d1,days1,m2,d2,days2; printf("计算两个生日相差的天数\n"); //输入年份和两个同学的生日日期 printf("year="); scanf("%d",&year);

printf("第一个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m1,&d1);

printf("第二个同学的生日(mm-dd):"); scanf("%d-%d",&m2,&d2);

intcalcDays(int y,int m,int d) { int days=d;

switch(m) { case 12: days+=31; case 11: days+=30; case 10: days+=31; case 9 :days+=30; case 8 :days+=31; case 7 :days+=31; case 6 :days+=30; case 5 :days+=31; case 4 :days+=30; case 3 :days+=31;

case 2 :days+=isLeap(y)?29:28; case 1 :days+=31;

//计算同学的生日是本年的第几天 days1= calcDays(int year,m1,d1); days2= calcDays(int year,m2,d2);

//计算并输出days1和days的差值 printf("

return 0;}

两

个

生

日

相

差

的

天

数

}

int isLeap (int y)

{ if(y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0) return 0; else return 1;}

}

return days;

为%d\n",abs(days1-days2));

先对程序文件进行编译，有编译错误，首先修改编译错误。第一条编译错误指向main

函数的calcDays函数调用语句，函数调用时应给出参数的值（实参），赋给函数定义处的形

修改后重新编译，第一条编译错误指向calcDays函数定义中的case 2

语句。编译错误提示isLeap是没有声明的标示符，isLeap是用户自定的函数，编译系统不能识别一般两种原因，一是没有函数声明，二是拼写错误。

再次编译通过，可以运行，运行结果如图所示，结果相差一天，与结果不符，存在逻辑错误。

图5-8调试运行图（1）

调试逻辑错误，在main函数最后的输出语句前设置断点，按F5调试运行，输入year和两个同学的生日日期后，程序在断点处停下，如图5-9所示，在locals选项卡中观察变量的当前值，year和两个同学的生日日期数据正确，days1和days2的值不正确，第一个同学的生日日期应为当年的第28天，第二个同学的生日日期应为当年的第126天，calcDays计算出错，按F5结束本次运行。

图5-9调试运行图（2）

继续检查calcDays函数的出错原因，calcDays函数的return语句直接return days，没有错误，故可以确定函数算法有误，在switch语句前设置断点。按F5调试运行，输入year和两个同学的生日日期后，程序在断点处停下，如图5-10所示，观察变量的值，calcDays函数的参数y、m、d已正确获得main函数传来数据2012、1、28，days取得初值28。继续单步执行按F10后，跳转到switch语句中的case 1，days增至59，这里产生一个逻辑错误。第一个同学是1月份的，不需要加上一月的最大天数，算法上应累加1~（m-1）个月的最大天数，switch语句的开关表达式应为（m-1）。

图5-10调试运行图（3）

执行菜单命令stop debugging结束本次调试，修改后switch语句的表达式后再次运行仍不对，再次断点调试发现days1的值正确为28，但days2的值错误，为125。单步调试calcDays函数，计算第二个同学的生日时，程序正确地进入case 2，在watch1窗口测试isLeap函数的值发现isLeap的值错误，如图5-11所示。2012年是闰年，isLeap(y)应为1。检查isLeap函数发现逻辑错误，交换两个return语句的位置，再执行程序正确。

图5-11调试运行图（4）

独立任务

任务1改错——计算n!

程序文件error5-2.cpp的功能是调用fact(n) 函数，计算n!。 #include int main(void) { int n; double f; printf("Input n:"); scanf("%d",&n); f=fact(m); //设置调试断点1 printf("%d!=%f\n",n,f); return 0; //设置调试断点2 }

double fact(m) { int i; double product; for(i=1;i

return 0; //设置调试断点3 }

要求：

1、请根据VC6的compile和link错误信息改正错误，使程序可以运行。 （要求：截屏一个错误信息，给出对应的修改语句）

2、请按注释要求设置3个调试断点，纠正程序逻辑错误，使其能正确输出n!。 （1）逻辑错误纠正前的调式结果：

● 执行到断点1处，能显示n变量值的watch窗口截屏：

● 执行到断点3处，能显示i、product变量值的watch窗口截屏： ● 执行到断点2处，能显示f变量值的watch窗口截屏： （2）逻辑错误纠正后的调式结果：

● 执行到断点1处，能显示n变量值的watch窗口截屏：

● 执行到断点3处，能显示i、product变量值的watch窗口截屏： ● 执行到断点2处，能显示f变量值的watch窗口截屏：

任务2改写程序

增加参数可以增加函数的可变性和通用性，请修改sample05_03.cpp:

(1)复制sample05_03.cpp并改名为ex5_1.cpp,请为triangle函数增加一个参数变量，用于指定图形左边距空格数。main函数实现输入一个n输出n个n行的三角形，左边距从3开始，每次增加两个空个。图5-12显示了调用三次triangle函数，分别设置左边距空格数为3，5，7的程序执行结果。

图5-12 设置不同的左边距

（2）复制sample05_03.cpp并改名为ex5_2.cpp,请为triangle、point、line函数，增加一个参数变量指定输出字符，main函数实现输入一个n和字符，输出一个n行的由输入字符构成的三角形，左边距为5。如图5-13所示。

图5-13 可变字符的三角形

（3）复制sample05_03.cpp并改名为ex5_3.cpp，使用point和line函数设计一个绘制可变矩形的函数rectangle，矩形的长和宽、左边的边距可以调用时指定时。例如：一个

高为10，宽为5，边距为5的矩形如图5-13所示。

图5-14 可变的矩形

任务3 编程

（1）打开程序文件ex5_4.cpp，程序的功能是实现在main函数中通过调用getCelsius函数完成华氏温度转化为摄氏温度。请填空完整程序。 #include //声明getCelsius函数

int main(void) {

intfahr;

printf("input fahr:"); scanf("%d",&fahr);

printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, getCelsius(fahr)); return 0; }

//定义函数getCelsius { intcelsius; //计算摄氏温度 celsius=

//返回摄氏温度 }

（2）打开程序文件ex5_5.cpp，定义函数double average(intx,inty,int z) 计算3个整数的算术平均值，并在main函数中输入3个整数，调用函数average计算平均值并输出。 （3）打开程序文件ex5_6.cpp，编写函数intgetLastBit(int number)，该函数返回正整数number的个位数，例如正整数1234，则返回4。在main函数中实现输入n个任意整数，取n个数的最后一位构成一个新的整数后输出。例如依次输入4个数（45、81、673 938），得到的新的整数为：5318。 #include

intgetLastBit(int number); int main()

{

//1.输入n

//2.新整数初始化为0

//3.循环i从1到n，step 1： //3.1 读入一个整数

//3.2调用getLastBit求解最后一位数 //3.3 将最后一位数构造到新整数 //4.输出结果 }

intgetLastBit(int number) {//返回number的最后一位 }

（4）打开程序文件ex5_7.cpp，程序实现的功能是输出1900年至今所有的闰年，每行10个，要求调用isLeap函数判闰年。 #include int main() {

return 0;}

intisLeap (int y) {

return (y%4==0&&y%100!=0 ||y%400==0); }