函数

I. 函数的声明与调用

1.函数调用

  • 主调（客户）函数与被调（服务器）函数
  • 客户函数和被调函数会传递一些信息：函数调用时的参数与返回值
  • 例一： Swap(a,b); - a, b 是传入的参数值， Swap函数把a， b 值互换， 所以没有返回值，返回值为空
  • 例二： n = Add(a, b) - a, b 是传入的参数， 此函数会带回来一个结果 即 加法和，这里就会返回一个返回值

2.函数原型

  • 函数的实现与调用格式说明： 作为函数接口， 一般出现在头文件中
  • 格式： 函数返回值类型 函数名称(形式参数列表)
  • 例一： int Add(int x, int y);
  • 例二： void Swap(int x, int y);
  • 例三： void Compute();

II. 函数定义

不仅可以使用标准库中的函数，还可以自己定义函数

1.函数实现

  • 函数定义， 需要使用编程语言给出函数的执行步骤
  • 函数返回值 - 函数完成后带回来的结果 - 主调函数可以使用
  • 谓词函数 - 返回bool类型值的函数 - 表达某项任务是否完成或者某个条件是否满足

Add 函数

//编写函数Add， 求两个整数的和
int Add(int x, int y)
{
    int t;
    t = x + y;
    return t;
}

Compare 函数

// 编写函数Compare， 比较两个整型数据 x， y 的大小。
// 若 x 等于 y， 返回0
// 若 x 大于 y， 返回1
// 若 x 小于 y， 返回-1
int Compare(int x, int y)
{
    int t;
    if(x == y)
        t = 0;
    else if(x > y)
        t = 1;
    else
        t = -1;
    return t;

}

也可以用多条return语句，但是， 要注意在return语句后面的代码，往往不能够得到执行，除非这些return语句在不同的分支上


int Compare(int x, int y)
{
    if(x == y)
        return 0;
    else if(x > y)
        return 1;
    else
        return -1;
}

Swap函数

// 编写函数Swap， 互换两个整型数据的x、y值
void Swap(int x, int y)
{
    int t;
    t = x;
    x = y;
    y = t;
    return; //因为函数没有返回值， 只需写出return语句
}

思考不用临时变量，进行 两个量的互换

谓词函数

//编写函数IsLeap， 判断某个给定的年份是否为润年
bool IsLeap(int year)
{
    return year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
}

谓词函数的作用一般拿来当作判断的条件表达式

2.函数重载

  • 定义同名的但参数不完全相同的函数
  • 示例 - int Max(int x, int y); - char Max(char x, char y); - bool Max(bool x, bool y);

这样可以定义重名的函数，编译器编译的时候，会根据参数类型，自动匹配对应的函数

3.函数使用代码示例

#include <iostream>
using namespace std;

int Add(int x, int y);
// 因为c/c++是一趟编译的语言
// 所以如果被调用的函数不写在调用函数之前
// 编译器是无法找到调用的函数
// 所以可以先写函数的声明， 或者写完整的函数
// 但是从维护代码的角度， 应该先写main函数
// main函数之前，只写函数的原型

int main(int argc, char const* argv[])
{
    int a, b, sum;
    cout << "This program is to calculate the sum of two integers\n";
    cout << "The first integer:";
    cin >> a;
    cout << "The second integer:";
    cin >> b
    sum = Add(a, b);
    cout << "The sum is " << sum << endl;
    return 0;

}

int Add(int x, int y){
    return x + y;
}

如果把程序组织成一个库的模式，则函数的组织方式，就不和main组织在一起了，函数的原型都会放在头文件里，而函数的实现则会放进源文件里。

III. 函数调用规范

1.函数调用示例

//编写程序，将用户输出的两个整数相加，要求尽可能使用函数将程序中的操作独立出来
#include <iostream>
using namespace std;
void Welcome();
int GetInteger(int idx);
int Add(int x, int y);
int main()
{
    int a, b, sum;
    // 程序的最初，应该给出程序的功能性的简单说明
    Welcome();
    a = GetInteger(1);
    b = GetInteger(2);
    sum = Add(a, b);
    cout << "The sum is " << sum << "." << endl;
    return 0;

}

void Welcome()
{
    cout << " The program gets two integers, and prints their sum." << endl;
}

int GetInteger(int idx)
{
    int t;
    cout << " No. " << idx << ":";
    cin >> t;
    return t;
}

int Add(int x, int y)
{
    int t;
    t = x + y;
    return t;
}

2.参数传递机制

值传递机制

  • 形式参数在函数调用时，才分配存储空间，并接受实际参数的值， 若没有调用，形式参数是没有存储空间的
  • 形式参数，可以是复杂的表达式， 无论表达式多复杂，编译器都会在函数调用前，完成表达式的计算
  • 形式参数和实际参数可以同名，也可以不同名
  • 参数很多时， 实际参数值逐一赋值，它们必须保持数目、类型、顺序的一致
  • 值的复制过程（实际参数向形式参数赋值）是（一次性）单向不可逆的，函数内部对形式参数值的修改不会反映到实际参数中去。
  • 函数参数一般为函数输入集（函数从外部接收的信息的集合）的一部分，函数输出集（函数向外部输出的集合）一般使用返回值表示，只有使用特殊的手段才可以将函数参数作为函数输出集的一部分
代码说明
//编写程序，将用户输出的两个整数互换（错误示例）
#include <iostream>
using namespace std;
void Welcome();
int GetInteger(int idx);
void Swap(int x, int y);
int main()
{
    int a, b;
    Welcome();
    a = GetInteger(1);
    b = GetInteger(2);
    cout << "a: " << a << "b: " << b << endl;
    Swap(a, b);
    cout << "a: " << a << "b: " << b << endl;
    //这里我们会发现，a和b的值并没有发生改变
    //原因是，a和b将值传递到Swap（int x， int y）之后， x 和 y发生的变化跟 a 和 b是没有任何关系的
    //执行Swap（）函数的时候，Swap（）函数的栈框架，已经覆盖了main（）的函数栈框架
    // 后续可以使用指针和引用来解决
    return 0;

}

void Welcome()
{
    cout << " The program gets two integers, and swap them." << endl;
}

int GetInteger(int idx)
{
    int t;
    cout << " No. " << idx << ":";
    cin >> t;
    return t;
}

void Swap(int x, int y)
{
    int t;
    t = x;
    x = y;
    y = t;
    return;
}

不过我们可以使用全局变量来改变上面的代码，使上面的代码可以正确运行


//编写程序，使用全局变量 将用户输出的两个整数互换（正确示例）

#include <iostream>
using namespace std;
int a， b;
//在这里定义的变量是全局变量，即从这里开始，到代码结束，所有的地方都可以使用的变量
// 也就是说，下面所有的函数包括main函数，都可以使用 a, b
// 因为这两个量被所有函数共享，所以Swap()连参数都不用传
// 所以Swap函数的形式参数列表就空了
// 但是Swap函数的实现也要全部换成 a 和 b

void Welcome();
int GetInteger(int idx);
void Swap();
int main()
{
    Welcome();
    a = GetInteger(1);
    b = GetInteger(2);
    cout << "a: " << a << "b: " << b << endl;
    Swap();
    cout << "a: " << a << "b: " << b << endl;
    //这里我们会发现，a和b的值并没有发生改变
    //原因是，a和b将值传递到Swap（int x， int y）之后， x 和 y发生的变化跟 a 和 b是没有任何关系的
    //执行Swap（）函数的时候，Swap（）函数的栈框架，已经覆盖了main（）的函数栈框架
    // 后续可以使用指针和引用来解决
    return 0;

}

void Welcome()
{
    cout << " The program gets two integers, and swap them." << endl;
}

int GetInteger(int idx)
{
    int t;
    cout << " No. " << idx << ":";
    cin >> t;
    return t;

}

void Swap()
{
    int t;
    t = a;
    a = b;
    b = t;
    return;
}

虽然问题解决了，但是处理办法并不好，所以不推荐如此处理

引用传递

在指针和引用部分讨论

3.函数调用栈框架

画图表示函数的栈框架

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