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著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家wirth(沃思)提出了一個著名的公式表達(dá)了程序設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)： 算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序 即“程序是在數(shù)據(jù)的特定的表示方式的基礎(chǔ)上，對抽象算法的具體描述”。 程序結(jié)構(gòu)=控制結(jié)構(gòu)+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)：是為使程序具有合理的結(jié)構(gòu)，以保證程序正確性而規(guī)定的一套程序設(shè)計(jì)的方法，是人們多年來研究與實(shí)踐的結(jié)晶。 ①結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)目的：通過設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)良好的程序，以程序的靜態(tài)良好結(jié)構(gòu)保證程序動態(tài)執(zhí)行的正確性，使程序易理解、易調(diào)試、易維護(hù)，以提高軟件開發(fā)的效率，減少出錯率。 ②結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的構(gòu)成單元 任何程序都可由順序、選擇、重復(fù)三種基本控制結(jié)構(gòu)來組成。如圖1.5所示 。
a 順序結(jié)構(gòu) b 選擇結(jié)構(gòu) c 重復(fù)結(jié)構(gòu) 表示“處理1”先 表示當(dāng)條件滿足時執(zhí)行“處理1” 首先判斷條件是否滿足，若滿足 于“處理2”執(zhí)行 否則執(zhí)行“處理2” 執(zhí)行“處理”，返回“判斷”條件，直至條件不 滿足為止 三種基本的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)圖
三種控制結(jié)構(gòu)可表示其它結(jié)構(gòu)，采用基本結(jié)構(gòu)組合的方法，產(chǎn)生所需要的程序。 三種基本的控制結(jié)構(gòu)共有的特點(diǎn)是單入口單出口。（如虛線部分） 程序語言中也可引入其它控制結(jié)構(gòu)設(shè)施，為靈活、方便的處理問題。 限制GOTO 句的意義： goto 語句為無條件轉(zhuǎn)向語句，其一般格式為：goto 語句標(biāo)號 含義是無條件跳轉(zhuǎn)到語句標(biāo)號所處位置開始繼續(xù)執(zhí)行后面的語句。顯然goto語句改變了程序的執(zhí)行順序。如果程序中不限制goto 語句的使用，則使得程序的靜態(tài)結(jié)構(gòu)與程序的動態(tài)執(zhí)行差異很大，程序難閱讀、難理解，破壞了單入口/單出口的原則，使程序的正確性難以證明，錯誤難以局部化。 ③結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的概念是E.W.Dijkstra于1969年首先提出的，他強(qiáng)調(diào)了從程序結(jié)構(gòu)和風(fēng)格上來研究程序設(shè)計(jì)問題。也將此方法稱為“自頂向下”或“逐步求精”法。其一是“自頂向下，逐步求精”的設(shè)計(jì)思想，即整個設(shè)計(jì)應(yīng)分為若干層次，逐步加以解決；而每一步實(shí)在前一步的基礎(chǔ)上，對前一步設(shè)計(jì)的細(xì)化。其二是“獨(dú)立功能，一個入口，一個出口“的模塊化結(jié)構(gòu)，即把大而復(fù)雜的問題層層細(xì)化分解成若干個相對獨(dú)立、功能單一的問題處理模塊，而每個模塊與外界聯(lián)系只有一個單入口與單出口。其三是“僅用三種基本控制結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)原則，即每個模塊都只用三個基本結(jié)構(gòu)來描述。
C程序?qū)崿F(xiàn)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)一個完整的、可執(zhí)行的C程序文件一般結(jié)構(gòu)如下： [包含文件語句] [預(yù)編譯語句] [宏定義語句] [子函數(shù)1] [子函數(shù)2] [子函數(shù)3] . . . [子函數(shù)n] 主函數(shù) 以上每行表示一段語句或程序，[ ]中的內(nèi)容表示可選。所謂可選，并不是說可有可無，而是要根據(jù)實(shí)際情況看是否需要它們，但對一個完整的、可執(zhí)行的C程序而言，主函數(shù)是必不可少的，它是一個程序的入口。換句話說，計(jì)算機(jī)執(zhí)行一個程序的時候，是從主函數(shù)的位置開始執(zhí)行的。還有一點(diǎn)需要說明的是，主函數(shù)的函數(shù)名必須使用main()。 不管是子函數(shù)還是主函數(shù)，它都是一個函數(shù)，對一個函數(shù)而言，一般是這樣一個結(jié)構(gòu)： [返回類型] 函數(shù)名（[參數(shù)列表]）{ [說明性語句] [操作性語句] } 與上面所講的內(nèi)容相似，[ ] 中的內(nèi)容表示可選，對于主函數(shù)而言，返回類型和參數(shù)列表一般情況下可以不明確的寫出來，系統(tǒng)會執(zhí)行一些默認(rèn)的操作，但對于子函數(shù)而言，返回類型是必不可少的，其他的內(nèi)容比如參數(shù)列表則要根據(jù)實(shí)際情況而定（需要就用，不需要就不用。但是什么時候需要，什么時候不需要，就屬于程序的功能設(shè)計(jì)范疇，這在以后還要做進(jìn)一步的討論）。 C語言程序結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)： １．C程序由函數(shù)構(gòu)成。一個C程序至少要包括一個函數(shù)，即main函數(shù)，也可以包含一個main函數(shù)和若干個其它函數(shù)。因此，函數(shù)是C程序的基本單位。被調(diào)用的函數(shù)可以是系統(tǒng)提供的庫函數(shù)，如printf和scanf函數(shù)，也可以是用戶自定義的函數(shù)。C的函數(shù)相當(dāng)于其它語言中的子程序。用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)特定的功能。C語言的函數(shù)庫十分豐富，Turbo C提供三百多個庫函數(shù)。C語言的這種特點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)程序的模塊化。 ２． 每個函數(shù)由兩部分組成：函數(shù)的說明部分和函數(shù)體。函數(shù)的一般形式為： 函數(shù)類型 函數(shù)名（參數(shù)表） 參數(shù)說明； { 函數(shù)體； } 其中說明部分包括函數(shù)名、函數(shù)類型、函數(shù)屬性、形參名、形參類型。一個函數(shù)名后面必須跟一對圓括弧，可以沒有參數(shù)，如main()；函數(shù)體即函數(shù)說明部分下面的大括弧{}內(nèi)的部分，如果一個函數(shù)中有多對大括弧，則最外層的一對{}為函數(shù)體的范圍。函數(shù)體一般包括變量的定義和執(zhí)行部分。 ３． main函數(shù)是整個C程序的入口。一個C程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的。main函數(shù)可以在程序最前面，也可以在程序最后，或在一些函數(shù)之前、另一些函數(shù)之后。 ４． C程序書寫格式自由，一行內(nèi)可以寫幾個語句，一個語句也可以分開寫在多行上。各語句之間用分號分隔。分號是C語句的必要組成部分。語句結(jié)束標(biāo)志分號不可缺省，即使是程序的最后一個語句也必須要有分號。 ５． C語言本身沒有輸入輸出語句。其輸入和輸出功能是由庫函數(shù)scanf和printf等函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，即C對輸入輸出實(shí)行“函數(shù)化”。 ６． 可以用/*……*/對C程序中的任何部分作注釋，以提高程序的可讀性。 與參數(shù)傳遞的相關(guān)技術(shù)
程序的編譯單位是源程序文件，一個源程序文件可以包含一個或若干個子函數(shù)，在函數(shù)內(nèi)定義的變量是內(nèi)部變量，在函數(shù)外定義的變量是外部變量，又叫全局變量或全程變量。 全局變量可以為本文件中其它函數(shù)所共用，其作用域從定義該變量的位置開始一直到文件結(jié)束。全局變量可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞的某些功能，在其作用域范圍內(nèi)，全局變量可以將子函數(shù)中的值帶出到其它函數(shù)，但如果在一個子函數(shù)中作了改變，將會影響全局變量的值。局部變量只在本函數(shù)范圍內(nèi)有效，也就是說只有在本函數(shù)內(nèi)才能使用它們，本函數(shù)以外不能使用。需要注意的是，不同函數(shù)中可以使用相同名字的變量，由于其作用域的范圍不同，盡管有相同的名字，但它們代表不同的對象，作用域不同，互不干擾。在一個函數(shù)內(nèi)部，可以在復(fù)合語句中定義變量，但這種變量只在本復(fù)合語句中有效。簡單來說，變量作用域就是指包含該變量定義的最小范圍。比如說，在子函數(shù)定義的變量其作用域就在該子函數(shù)體內(nèi)，在復(fù)合語句中定義的變量其作用域就在該復(fù)合語句中，在文件開始定義的變量在整個文件內(nèi)有效。
參數(shù)傳遞是函數(shù)之間進(jìn)行信息通訊的重要渠道。其參數(shù)傳遞的主要方式有傳值和傳地址兩類方式。C語言中調(diào)用函數(shù)時，實(shí)參代替形參的過程是一個單向的傳值過程，在編譯技術(shù)中稱為值傳遞方式。C語言中指針類型的參數(shù)傳遞可以看作是傳地址方式。下面是一個關(guān)于參數(shù)傳遞以及變量作用域的源程序： #include <stdio.h> int b=10; /*定義全局變量*/ int fun1(int a1){ b=a1+1; /*改變?nèi)肿兞?/ printf("in fun1:the addr of a is %X,the value of a is %d.\n",&a1,a1); return(a1=a1+1); } int fun2(int *a2){ printf("in fun1:the addr of a is %X,the value of a is %d.\n",a2,*a2); return(*a2=*a2+1); /*地址方式改變變量的值*/ } main(){ int a,c,d; a=0; /*定義局部變量*/ c=3; /*定義局部變量*/ printf("in main:the addr of a,b,c,d is %X,%X,%X.\n",&a,&b,&c,&d); printf("a=%d,b=%d,c=%d\n",a,b,c); d=fun1(a); printf("a=%d,b=%d,d=%d\n",a,b,d); c=fun2(&a); printf("a=%d,b=%d,c=%d\n",a,b,c); } 下面是該程序的運(yùn)行結(jié)果： in main:the addr of a,b,c,d is 12FF7C,422D8C,12FF78. a=0,b=10,c=3 in fun1:the addr of a is 12FF24,the value of a is 0. a=0,b=1,d=1 in fun1:the addr of a is 12FF7C,the value of a is 0. a=1,b=1,c=1 在該程序中，a1、a2、a、c、d是局部變量，而b是全局變量。可以看出，由于fun1（）函數(shù)的調(diào)用改變了全局變量b，fun2()函數(shù)的調(diào)用改變了局部變量c。
值傳遞方式最大的缺點(diǎn)是被調(diào)用函數(shù)不能通過參數(shù)向調(diào)用函數(shù)返值，原因是出了函數(shù)體，值參數(shù)的作用域相當(dāng)是該函數(shù)的局部變量，無法帶出結(jié)果值，如果返回一個結(jié)果值，可以使用return方式返回函數(shù)結(jié)果值。 如果函數(shù)結(jié)果需要帶出多個值，該怎樣實(shí)現(xiàn)?可以有以下兩類方式：①全局變量方式帶出，②通過地址傳遞帶出（數(shù)組方式、結(jié)構(gòu)體方式、指針方式）。 ①全局變量方式：上面源程序中的fun1（）函數(shù)對b的改變就是一個全局變量方式帶出的例子。 ②數(shù)組方式：如果要返回的是多個相同類型的值，則可以將這些值放到一個數(shù)組當(dāng)中，然后返回?cái)?shù)組的指針或首地址。 ③結(jié)構(gòu)體方式：如果要返回的是多個不同類型的值，則可以將這些值放到一個結(jié)構(gòu)體當(dāng)中，然后返回結(jié)構(gòu)體的指針或全局變量，但必須注意的是該結(jié)構(gòu)體必須是在全局范圍內(nèi)定義的結(jié)構(gòu)體。 ④指針方式：像改變上源程序中的fun2()函數(shù)對a一樣改變相關(guān)需要改變的變量。 注：通過參數(shù)表的參數(shù)傳遞是一種參數(shù)顯式傳遞方式，而通過全局變量可一種隱式參數(shù)傳遞，一個函數(shù)中對全局變量的改變會影響其它程序的調(diào)用，使用全局變量必須注意這個問題。 |
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