语法基础课 - 第6讲函数 - 《编程》

函数让代码变得更加简洁

函数基础

一个典型的函数定义包括以下部分：返回类型、函数名字、由0个或多个形参组成的列表以及函数体。

1.1 编写函数
我们来编写一个求阶乘的程序。程序如下所示：

int fact(int val) {
    int ret = 1;
    while (val > 1)
        ret *= val--;
    return ret;
}

函数名字是fact，它作用于一个整型参数，返回一个整型值。return语句负责结束fact并返回ret的值。

1.2 调用函数

int main() {
    int j = fact(5);
    cout << "5! is " << j << endl;
    return 0;
}

函数的调用完成两项工作：一是用实参初始化函数对应的形参，二是将控制权转移给被调用函数。此时，主调函数的执行被暂时中断，被调函数开始执行。

1.3 形参和实参
实参是形参的初始值。第一个实参初始化第一个形参，第二个实参初始化第二个形参，依次类推。形参和实参的类型和个数必须匹配。

fact(“hello”);    // 错误：实参类型不正确
fact();           // 错误：实参数量不足
fact(42, 10, 0);  // 错误：实参数量过多
fact(3.14);       // 正确：该实参能转换成int类型，等价于fact(3);

形参也可以设置默认值，但所有默认值必须是最后几个。当传入的实参个数少于形参个数时，最后没有被传入值的形参会使用默认值。

1.4 函数的形参列表
函数的形参列表可以为空，但是不能省略。

void f1() {/ *….* /}       // 隐式地定义空形参列表
void f2(void) {/ *…* /}     // 显式地定义空形参列表

形参列表中的形参通常用逗号隔开，其中每个形参都是含有一个声明符的声明。即使两个形参的类型一样，也必须把两个类型都写出来：

int f3(int v1, v2) {/ *…* /}     // 错误
int f4(int v1, int v2) {/ *…* /}   // 正确

1.5 函数返回类型
大多数类型都能用作函数的返回类型。一种特殊的返回类型是void，它表示函数不返回任何值。函数的返回类型不能是数组类型或函数类型，但可以是指向数组或者函数的指针。

1.6 局部变量、全局变量与静态变量
局部变量只可以在函数内部使用，全局变量可以在所有函数内使用。当局部变量与全局变量重名时，会优先使用局部变量。

参数传递
2.1 传值参数
当初始化一个非引用类型的变量时，初始值被拷贝给变量。此时，对变量的改动不会影响初始值。

#include <iostream>
using namespace std;
int f(int x) {
    x = 5;
    return x;
}
int main() {
    int x = 10;
    f(x);
    cout << x << endl;
    return 0;
}

2.2 传引用参数
当函数的形参为引用类型时，对形参的修改会影响实参的值。使用引用的作用：避免拷贝、让函数返回额外信息。

#include <iostream>
using namespace std;
int f(int &x) {
    x = 5;
    return x;
}
int main() {
    int x = 10;
    f(x);
    cout << x << endl;
    return 0;
}

2.3 数组形参
在函数中对数组中的值的修改，会影响函数外面的数组。

一维数组形参的写法：

// 尽管形式不同，但这三个print函数是等价的   
void print(int *a) {/* … */}
void print(int a[]) { / *…* / }
void print(int a[10]) { / *…* / }

#include <iostream>
using namespace std;
void print(int a[]) {
    for (int i = 0; i < 10; i++)
        cout << a[i] << endl;
}
int main() {
    int a[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++)
        a[i] = i;
    print(a);
    return 0;
}

多维数组形参的写法：

// 多维数组中，除了第一维之外，其余维度的大小必须指定
void print(int (*a)[10]) {/* … */}
void print(int a[][10]) {/ *…* /}

#include <iostream>
using namespace std;
void print(int a[][10]) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        for (int j = 0; j < 10; j++)
            cout << a[i][j] << ' ';
        cout << endl;
    }
}
int main() {
    int a[10][10];
    for (int i = 0; i < 10; i++)
        for (int j = 0; j < 10; j++)
            a[i][j] = j;
    print(a);
    return 0;
}

3返回类型和return语句
return语句终止当前正在执行的函数并将控制权返回到调用该函数的地方。return语句有两种形式：

return;
return expression;

3.1 无返回值函数
没有返回值的return语句只能用在返回类型是void的函数中。返回void的函数不要求非得有return语句，因为在这类函数的最后一句后面会隐式地执行return。

通常情况下，void函数如果想在它的中间位置提前退出，可以使用return语句。return的这种用法有点类似于我们用break语句退出循环。

void swap(int &v1, int &v2) {
    // 如果两个值相等，则不需要交换，直接退出
    if (v1 == v2)
        return;
    // 如果程序执行到了这里，说明还需要继续完成某些功能
    int tmp = v2;
    v2 = v1;
    v1 = tmp;
    // 此处无须显示的return语句
}

3.2 有返回值的函数
只要函数的返回类型不是void，则该函数内的每条return语句必须返回一个值。return语句返回值的类型必须与函数的返回类型相同，或者能隐式地转换函数的返回类型。

#include <iostream>
using namespace std;
int max(int x, int y) {
    if (x > y) return x;
    return y;
}
int main() {
    int x, y;
    cin >> x >> y;
    cout << max(x, y) << endl;
    return 0;
}

4函数递归
在一个函数内部，也可以调用函数本身。

#include <iostream>
using namespace std;
int fact(int n) {
    if (n <= 1) return 1;
    return n * fact(n - 1);
}
int main() {
    int n;
    cin >> n;
    cout << fact(n) << endl;
    return 0;
}

第6讲 函数

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