函数

函数的声明

编程中的函数(function)一般是若干语句的集合。我们也可以将其称作“子过程(subroutine)”。在编程中,如果有一些重复的过程,我们可以将其提取出来,形成一个函数。函数可以接收若干值,这叫做函数的参数。函数也可以返回某个值,这叫做函数的返回值。

声明一个函数,我们需要返回值类型、函数的名称,以及参数列表。

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// 返回值类型 int
// 函数的名称 some_function
// 参数列表 int, int
int some_function(int, int);

如上图,我们声明了一个名为 some_function 的函数,它需要接收两个 int 类型的参数,返回值类型也为 int。可以认为,这个函数将会对传入的两个整数进行一些操作,并且返回一个同样类型的结果。

实现函数:编写函数的定义

只有函数的声明(declaration)还不够,他只能让我们在调用时能够得知函数的 接口 类型(即接收什么数据、返回什么数据),但其缺乏具体的内部实现,也就是函数的 定义(definition)。我们可以在 声明之后的其他地方 编写代码 实现(implement)这个函数(也可以在另外的文件中实现,但是需要将分别编译后的文件在链接时一并给出)。

如果函数有返回值,则需要通过 return 语句,将值返回给调用方。函数一旦执行到 return 语句,则直接结束当前函数,不再执行后续的语句。

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int some_function(int, int);  // 声明

/* some other code here... */

int some_function(int x, int y) {  // 定义
  int result = 2 * x + y;
  return result;
  result = 3;  // 这条语句不会被执行
}

在定义时,我们给函数的参数列表的变量起了名字。这样,我们便可以在函数定义中使用这些变量了。

如果是同一个文件中,我们也可以直接将 声明和定义合并在一起,换句话说,也就是在声明时就完成定义。

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int some_function(int x, int y) { return 2 * x + y; }

如果函数不需要有返回值,则将函数的返回值类型标为 void;如果函数不需要参数,则可以将参数列表置空。同样,无返回值的函数执行到 return; 语句也会结束执行。

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void say_hello() {
  cout << "hello!\n";
  cout << "hello!\n";
  cout << "hello!\n";
  return;
  cout << "hello!\n";  // 这条语句不会被执行
}

函数的调用

和变量一样,函数需要先被声明,才能使用。使用函数的行为,叫做“调用(call)”。我们可以在任何函数内部调用其他函数,包括这个函数自身。函数调用自身的行为,称为 递归(recursion)。

在大多数语言中,调用函数的写法,是 函数名称加上一对括号 (),如 foo()。如果函数需要参数,则我们将其需要的参数按顺序填写在括号中,以逗号间隔,如 foo(1, 2)。函数的调用也是一个表达式,函数的返回值 就是 表达式的值

函数声明时候写出的参数,可以理解为在函数 当前次调用的内部 可以使用的变量,这些变量的值由调用处传入的值初始化。看下面这个例子:

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void foo(int, int);

/* ... */

void foo(int x, int y) {
  x = x * 2;
  y = y + 3;
}

/* ... */

a = 1;
b = 1;
// 调用前:a = 1, b = 1
foo(a, b);  // 调用 foo
            // 调用后:a = 1, b = 1

在上面的例子中,foo(a, b) 是一次对 foo 的调用。调用时,foo 中的 xy 变量,分别由调用处 ab 的值初始化。因此,在 foo 中对变量 xy 的修改,并不会影响到调用处的变量的值

如果我们需要在函数(子过程)中修改变量的值,则需要采用“传引用”的方式。

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void foo(int& x, int& y) {
  x = x * 2;
  y = y + 3;
}

/* ... */

a = 1;
b = 1;
// 调用前:a = 1, b = 1
foo(a, b);  // 调用 foo
            // 调用后:a = 2, b = 4

上述代码中,我们看到函数参数列表中的“int”后面添加了一个“&(and 符号)”,这表示对于 int 类型的 引用(reference)。在调用 foo 时,调用处 ab 变量分别初始化了 foo 中两个对 int 类型的引用 xy。在 foo 中的 xy,可以理解为调用处 ab 变量的“别名”,即 foo 中对 xy 的操作,就是对调用处 ab 的操作。

main 函数

特别的,每个 C/C++ 程序都需要有一个名为 main 的函数。任何程序都将从 main 函数开始运行。

main 函数也可以有参数,通过 main 函数的参数,我们可以获得外界传给这个程序的指令(也就是“命令行参数”),以便做出不同的反应。

下面是一段调用了函数(子过程)的代码:

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// hello_subroutine.cpp

#include <iostream>

void say_hello() {
  std::cout << "hello!\n";
  std::cout << "hello!\n";
  std::cout << "hello!\n";
}

int main() {
  say_hello();
  say_hello();
}