關(guān)于C語言程序設(shè)計課程中函數(shù)的教學(xué)探討

李偉+鄭珊珊+牧劍波

摘 要：“C語言程序設(shè)計”課程是信息類專業(yè)的一門非常重要的基礎(chǔ)課程，其中函數(shù)是該課程的重點和難點之一，該文作者結(jié)合實際教學(xué)情況，對函數(shù)的內(nèi)容安排、函數(shù)的設(shè)計和函數(shù)的參數(shù)傳遞等方面進行了探討，實踐證明，該方法取得了良好的效果，學(xué)生通過函數(shù)進一步理解了模塊化程序設(shè)計的思想。

關(guān)鍵詞：C語言 ?函數(shù) ?參數(shù)傳遞

中圖分類號：TP312 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0135-02

“C語言程序設(shè)計”課程是信息類專業(yè)的一門非常重要的基礎(chǔ)課程，這門課程的主要目的就是讓學(xué)生以C語言為例了解高級程序設(shè)計語言的結(jié)構(gòu)，掌握程序設(shè)計的基本思想，具備初步的分析問題和用計算機解決問題的能力。函數(shù)是C語言程序設(shè)計課程的重點和難點，它體現(xiàn)了模塊化程序設(shè)計的思想，將一個復(fù)雜的問題分解成一個個小而簡單的問題，通過解決一個個小問題進而實現(xiàn)大的復(fù)雜問題的求解。在函數(shù)的教學(xué)中，經(jīng)常會有教師不好教學(xué)生學(xué)不懂的現(xiàn)象，學(xué)生學(xué)完函數(shù)后，基本概念和結(jié)構(gòu)語法都清楚，但是針對具體的問題就無從下手，教學(xué)效果一直不是太好。筆者在多年C語言教學(xué)的實踐基礎(chǔ)上，結(jié)合我校學(xué)生的具體情況，對函數(shù)部分的內(nèi)容組織和教學(xué)方法做了一些探討。

1 教學(xué)內(nèi)容和安排

函數(shù)部分一般按以下內(nèi)容進行教學(xué)。

（1）函數(shù)的作用和分類：標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)和自定義函數(shù)。

（2）函數(shù)定義的基本格式：無參函數(shù)、有參函數(shù)和空函數(shù)。

（3）函數(shù)的參數(shù)傳遞：值傳遞和地址傳遞。

（4）函數(shù)的返回值：無返回值、一個返回值和多個返回值。

（5）函數(shù)的調(diào)用：作為單獨語句、作為表達式和作為函數(shù)參數(shù)。

（6）函數(shù)的遞歸調(diào)用和嵌套調(diào)用。

（7）函數(shù)的聲明：聲明的位置、格式和省略情況。

（8）變量的作用域：全局變量和局部變量。

（9）變量的存儲類型及生存期：自動變量、靜態(tài)變量、外部變量和寄存器變量。

可以看出，函數(shù)部分的內(nèi)容非常多，而且會有許多新的概念突然介入，有相當(dāng)一部分教材，以譚浩強教授的《C程序設(shè)計》（第四版）為代表，將函數(shù)作為單獨一章放在選擇控制結(jié)構(gòu)和數(shù)組之后，把函數(shù)相關(guān)的上述所有內(nèi)容都放在這一章中介紹，然后在后續(xù)的指針、結(jié)構(gòu)體和文件等章節(jié)中又幾乎沒有函數(shù)的蹤影，程序的主體仍然放到main（）函數(shù)中去講解，筆者認為這樣的內(nèi)容編排結(jié)構(gòu)不利于學(xué)生對函數(shù)的把握，它會導(dǎo)致函數(shù)和其他內(nèi)容脫節(jié)，給學(xué)生造成這是專門的一章，不學(xué)或?qū)W不好對其它內(nèi)容不會產(chǎn)生多大影響的印象，結(jié)果到課程結(jié)束時仍然對函數(shù)知之甚少，平時也幾乎沒用函數(shù)來編寫過程序，導(dǎo)致到了學(xué)期末學(xué)生在編程時仍然習(xí)慣把所有程序都放到一個main（）函數(shù)中去編寫，很少有模塊化程序設(shè)計的思想，為以后編寫復(fù)雜程序或者參加團隊合作埋下了隱患。

該文作者在講授函數(shù)這一部分時，參考了哈爾濱工業(yè)大學(xué)蘇小紅教授的高教版《C語言程序設(shè)計》（第二版）的內(nèi)容編排，把函數(shù)提到了數(shù)組之前介紹，而且從函數(shù)這一章開始，后面幾乎所有的程序都是按模塊化思想將程序分成一個個小函數(shù)，再通過main（）函數(shù)調(diào)用這些函數(shù)來實現(xiàn)主體功能，并且在后續(xù)內(nèi)容的講解中，不斷強化學(xué)生對函數(shù)的把握，強化學(xué)生模塊化程序設(shè)計的思想，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，不斷地復(fù)習(xí)鞏固著函數(shù)的知識，不斷地感受著模塊化程序設(shè)計的思想，也逐漸養(yǎng)成了用函數(shù)設(shè)計程序的習(xí)慣，實踐表明，到學(xué)期末的時候，大多數(shù)學(xué)生都可以寫一些簡單的函數(shù)并通過main（）函數(shù)調(diào)用來進行程序設(shè)計。

2 函數(shù)的設(shè)計思想和設(shè)計方法

在進行程序設(shè)計時，很多學(xué)生感到困惑、難以理解和掌握的是什么時候需要設(shè)計函數(shù)和該設(shè)計什么樣的函數(shù)，形參和返回值該如何設(shè)置。對這個問題，筆者認為在講解的時候要著重把握幾點。

首先，在確定什么時候該設(shè)計函數(shù)時，需要先對整個程序的過程有個把握，確定程序的主體功能，這樣，對需不需要設(shè)計函數(shù)及對哪些部分可以設(shè)計函數(shù)就有了較為明確的答案。例如：從鍵盤上輸入一個整數(shù)n（n>1且n<10），輸出1！+2！+3！+...+n！的值。

對程序進行分析后，可以得出程序主體可以分成兩個步驟：

輸入一個整數(shù)n;

輸出1！+2！+3！+...+n！的值。

在第2） 步驟中，由于重復(fù)用到了求階乘的功能，所以如果把求階乘這部分設(shè)計成一個函數(shù)，將會對第2） 步的編程起到簡化的作用。這樣，經(jīng)過初步分析，可以確定需要設(shè)計一個函數(shù)，此函數(shù)的功能是對給定的一個整數(shù)m，求出其階乘。

函數(shù)的功能確定后，接著就可以著手設(shè)計函數(shù)了。具體到函數(shù)設(shè)計時，很多學(xué)生的疑惑是怎么設(shè)計函數(shù)的參數(shù)和返回值，在這里，筆者建議學(xué)生采用“黑匣子”的方法設(shè)計函數(shù)，即不需要管函數(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把它看做一個“黑匣子”，只從外部的功能要求來確定函數(shù)應(yīng)該具備什么樣的功能，進而確定主函數(shù)在調(diào)用該函數(shù)時需要傳遞給它什么參數(shù)，它在返回主調(diào)函數(shù)時又需不需要返回值或需要返回幾個值。在上個例子中，函數(shù)的功能確定是求階乘，在主函數(shù)調(diào)用它時需要告訴它對誰求階乘，即傳遞給該函數(shù)階乘的階數(shù)m，函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，需要m的階乘返回主調(diào)函數(shù)，即只需要返回一個值，如圖1所示。

由此，我們得出此函數(shù)的相關(guān)內(nèi)容：

函數(shù)功能：求出整數(shù)m的階乘m！

函數(shù)入口參數(shù)：一個形參，整形變量m表示階乘的階數(shù)

函數(shù)返回值：一個返回值，返回m！的值

這段信息可以作為注釋放在函數(shù)的開頭以便讓其他程序員有足夠的信息了解如何使用該函數(shù)。然后根據(jù)C語言中函數(shù)的定義格式可以寫出求階乘函數(shù)定義：int fact（int m）;考慮到m！的范圍，我們可以將其修改定義為：long fact（int m）;endprint

至此，函數(shù)的第一個難點就解決了。

3 函數(shù)的參數(shù)傳遞

在函數(shù)需要有多個返回值時，僅僅一個return就很難滿足要求了，這里就需要利用指針或全局變量將函數(shù)中的多個值傳遞到主調(diào)函數(shù)中，這屬于函數(shù)的參數(shù)傳遞問題。函數(shù)的參數(shù)傳遞是函數(shù)部分的又一個難點，可以分為值傳遞和地址傳遞，因為還關(guān)系到指針的應(yīng)用，學(xué)生一時間很難理解和掌握。鑒于這一點，筆者采用形象類比法結(jié)合內(nèi)存空間講解了值傳遞和地址傳遞的區(qū)別。

函數(shù)在被調(diào)用時新開辟了一段內(nèi)存空間，所有形參和函數(shù)內(nèi)部變量都在這個內(nèi)存空間中被訪問或修改，一旦返回主調(diào)函數(shù)這段內(nèi)存空間也就被釋放掉，形參的值不會傳遞給實參，影響到主調(diào)函數(shù)。即在進行值傳遞時相當(dāng)于有一個復(fù)制操作，即將實參的值賦給函數(shù)空間的形參，這是一個單向傳遞，因此，對形參的改變不會影響到實參。而地址傳遞的實質(zhì)是將主調(diào)函數(shù)中的某個或多個地址放到被調(diào)函數(shù)中進行訪問，此操作間接訪問到了主調(diào)函數(shù)中的變量，因而影響到了主調(diào)函數(shù)中的變量值。

上述講法需要學(xué)生建立內(nèi)存空間的概念，要對程序的存儲空間有所認識，相當(dāng)一部分同學(xué)表示難以理解。筆者結(jié)合大一學(xué)生都學(xué)過計算機引論的實際情況，將值傳遞比喻為將計算機中的某一文件file1.doc拷貝給別人，別人拷走后可以隨便修改這個文件的內(nèi)容，這些修改都不會影響到原來的文件file1.doc。當(dāng)傳遞的是地址的時候，即使用指針變量作函數(shù)參數(shù)時，相當(dāng)于把機器密碼、要修改的文件路徑及文件名（如d：＼project＼file1.doc）告訴了別人，別人在修改時直接針對file1.doc，進行修改后，file1.doc的內(nèi)容肯定也會發(fā)生改變，這就是地址傳遞。經(jīng)過這樣形象的比喻后，學(xué)生多表示容易理解，在寫程序時會有意識地考慮需要進行的是值傳遞還是地址傳遞，形參該設(shè)置成普通變量還是指針變量，教學(xué)效果有所改善。

4 結(jié)語

實踐證明，在筆者進行的函數(shù)教學(xué)中，相當(dāng)一部分同學(xué)對函數(shù)有了形象的認識，更深地理解了模塊化程序設(shè)計的思想，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。學(xué)無止境，教亦無止境。除了以上幾點，只函數(shù)部分就還有很多可以繼續(xù)深入挖掘的東西，比如從函數(shù)有無參數(shù)方面，函數(shù)有無返回值或是否有多個返回值方面，變量的存儲類型和生存期方面等等，這些都值得我們教師不斷地研究不斷地探討。但歸根結(jié)底，如何讓學(xué)生容易掌握要點，如何讓學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地喜歡學(xué)習(xí)、愛上學(xué)習(xí)并善于主動學(xué)習(xí)，筆者認為才是教師的最終目的。

參考文獻

[1] 蘇小紅.C語言程序設(shè)計[M].2版.高等教育出版社，2013.

[2] 譚浩強.C程序設(shè)計[M].4版.清華大學(xué)出版社，2011.

[3] 何欽銘.“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)實施方案[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（5）.

[4] 董鑫正.C語言教學(xué)中函數(shù)參數(shù)傳遞問題探討[J].電腦知識與技術(shù)，2012（3）.endprint

至此，函數(shù)的第一個難點就解決了。

3 函數(shù)的參數(shù)傳遞

在函數(shù)需要有多個返回值時，僅僅一個return就很難滿足要求了，這里就需要利用指針或全局變量將函數(shù)中的多個值傳遞到主調(diào)函數(shù)中，這屬于函數(shù)的參數(shù)傳遞問題。函數(shù)的參數(shù)傳遞是函數(shù)部分的又一個難點，可以分為值傳遞和地址傳遞，因為還關(guān)系到指針的應(yīng)用，學(xué)生一時間很難理解和掌握。鑒于這一點，筆者采用形象類比法結(jié)合內(nèi)存空間講解了值傳遞和地址傳遞的區(qū)別。

函數(shù)在被調(diào)用時新開辟了一段內(nèi)存空間，所有形參和函數(shù)內(nèi)部變量都在這個內(nèi)存空間中被訪問或修改，一旦返回主調(diào)函數(shù)這段內(nèi)存空間也就被釋放掉，形參的值不會傳遞給實參，影響到主調(diào)函數(shù)。即在進行值傳遞時相當(dāng)于有一個復(fù)制操作，即將實參的值賦給函數(shù)空間的形參，這是一個單向傳遞，因此，對形參的改變不會影響到實參。而地址傳遞的實質(zhì)是將主調(diào)函數(shù)中的某個或多個地址放到被調(diào)函數(shù)中進行訪問，此操作間接訪問到了主調(diào)函數(shù)中的變量，因而影響到了主調(diào)函數(shù)中的變量值。

上述講法需要學(xué)生建立內(nèi)存空間的概念，要對程序的存儲空間有所認識，相當(dāng)一部分同學(xué)表示難以理解。筆者結(jié)合大一學(xué)生都學(xué)過計算機引論的實際情況，將值傳遞比喻為將計算機中的某一文件file1.doc拷貝給別人，別人拷走后可以隨便修改這個文件的內(nèi)容，這些修改都不會影響到原來的文件file1.doc。當(dāng)傳遞的是地址的時候，即使用指針變量作函數(shù)參數(shù)時，相當(dāng)于把機器密碼、要修改的文件路徑及文件名（如d：＼project＼file1.doc）告訴了別人，別人在修改時直接針對file1.doc，進行修改后，file1.doc的內(nèi)容肯定也會發(fā)生改變，這就是地址傳遞。經(jīng)過這樣形象的比喻后，學(xué)生多表示容易理解，在寫程序時會有意識地考慮需要進行的是值傳遞還是地址傳遞，形參該設(shè)置成普通變量還是指針變量，教學(xué)效果有所改善。

4 結(jié)語

實踐證明，在筆者進行的函數(shù)教學(xué)中，相當(dāng)一部分同學(xué)對函數(shù)有了形象的認識，更深地理解了模塊化程序設(shè)計的思想，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。學(xué)無止境，教亦無止境。除了以上幾點，只函數(shù)部分就還有很多可以繼續(xù)深入挖掘的東西，比如從函數(shù)有無參數(shù)方面，函數(shù)有無返回值或是否有多個返回值方面，變量的存儲類型和生存期方面等等，這些都值得我們教師不斷地研究不斷地探討。但歸根結(jié)底，如何讓學(xué)生容易掌握要點，如何讓學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地喜歡學(xué)習(xí)、愛上學(xué)習(xí)并善于主動學(xué)習(xí)，筆者認為才是教師的最終目的。

參考文獻

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[3] 何欽銘.“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)實施方案[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（5）.

[4] 董鑫正.C語言教學(xué)中函數(shù)參數(shù)傳遞問題探討[J].電腦知識與技術(shù)，2012（3）.endprint

至此，函數(shù)的第一個難點就解決了。

3 函數(shù)的參數(shù)傳遞

在函數(shù)需要有多個返回值時，僅僅一個return就很難滿足要求了，這里就需要利用指針或全局變量將函數(shù)中的多個值傳遞到主調(diào)函數(shù)中，這屬于函數(shù)的參數(shù)傳遞問題。函數(shù)的參數(shù)傳遞是函數(shù)部分的又一個難點，可以分為值傳遞和地址傳遞，因為還關(guān)系到指針的應(yīng)用，學(xué)生一時間很難理解和掌握。鑒于這一點，筆者采用形象類比法結(jié)合內(nèi)存空間講解了值傳遞和地址傳遞的區(qū)別。

函數(shù)在被調(diào)用時新開辟了一段內(nèi)存空間，所有形參和函數(shù)內(nèi)部變量都在這個內(nèi)存空間中被訪問或修改，一旦返回主調(diào)函數(shù)這段內(nèi)存空間也就被釋放掉，形參的值不會傳遞給實參，影響到主調(diào)函數(shù)。即在進行值傳遞時相當(dāng)于有一個復(fù)制操作，即將實參的值賦給函數(shù)空間的形參，這是一個單向傳遞，因此，對形參的改變不會影響到實參。而地址傳遞的實質(zhì)是將主調(diào)函數(shù)中的某個或多個地址放到被調(diào)函數(shù)中進行訪問，此操作間接訪問到了主調(diào)函數(shù)中的變量，因而影響到了主調(diào)函數(shù)中的變量值。

上述講法需要學(xué)生建立內(nèi)存空間的概念，要對程序的存儲空間有所認識，相當(dāng)一部分同學(xué)表示難以理解。筆者結(jié)合大一學(xué)生都學(xué)過計算機引論的實際情況，將值傳遞比喻為將計算機中的某一文件file1.doc拷貝給別人，別人拷走后可以隨便修改這個文件的內(nèi)容，這些修改都不會影響到原來的文件file1.doc。當(dāng)傳遞的是地址的時候，即使用指針變量作函數(shù)參數(shù)時，相當(dāng)于把機器密碼、要修改的文件路徑及文件名（如d：＼project＼file1.doc）告訴了別人，別人在修改時直接針對file1.doc，進行修改后，file1.doc的內(nèi)容肯定也會發(fā)生改變，這就是地址傳遞。經(jīng)過這樣形象的比喻后，學(xué)生多表示容易理解，在寫程序時會有意識地考慮需要進行的是值傳遞還是地址傳遞，形參該設(shè)置成普通變量還是指針變量，教學(xué)效果有所改善。

4 結(jié)語

實踐證明，在筆者進行的函數(shù)教學(xué)中，相當(dāng)一部分同學(xué)對函數(shù)有了形象的認識，更深地理解了模塊化程序設(shè)計的思想，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。學(xué)無止境，教亦無止境。除了以上幾點，只函數(shù)部分就還有很多可以繼續(xù)深入挖掘的東西，比如從函數(shù)有無參數(shù)方面，函數(shù)有無返回值或是否有多個返回值方面，變量的存儲類型和生存期方面等等，這些都值得我們教師不斷地研究不斷地探討。但歸根結(jié)底，如何讓學(xué)生容易掌握要點，如何讓學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地喜歡學(xué)習(xí)、愛上學(xué)習(xí)并善于主動學(xué)習(xí)，筆者認為才是教師的最終目的。

參考文獻

[1] 蘇小紅.C語言程序設(shè)計[M].2版.高等教育出版社，2013.

[2] 譚浩強.C程序設(shè)計[M].4版.清華大學(xué)出版社，2011.

[3] 何欽銘.“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)實施方案[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（5）.

[4] 董鑫正.C語言教學(xué)中函數(shù)參數(shù)傳遞問題探討[J].電腦知識與技術(shù)，2012（3）.endprint