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函数总览

函数是一组一起执行一个任务的语句。

每个 C++ 程序都至少有一个函数,即主函数 main() ,所有简单的程序都可以定义其他额外的函数。

您可以把代码划分到不同的函数中。如何划分代码到不同的函数中是由您来决定的,但在逻辑上,划分通常是根据每个函数执行一个特定的任务来进行的。

函数声明 告诉编译器函数的名称、返回类型和参数。函数定义 提供了函数的实际主体。

C++ 标准库提供了大量的程序可以调用的内置函数。例如,函数 strcat() 用来连接两个字符串,函数 memcpy() 用来复制内存到另一个位置。

函数还有很多叫法,比如方法、子例程或程序,等等

定义函数

C++ 中的函数定义的一般形式如下

Cpp
return_type function_name( parameter list ) { 
        body of the function 
}

在 C++ 中,函数由一个函数头和一个函数主体组成。下面列出一个函数的所有组成部分:

组成部分解释
返回类型一个函数可以返回一个值。return_type 是函数返回的值的数据类型。有些函数执行所需的操作而不返回值,在这种情况下,return_type 是关键字 void
函数名称这是函数的实际名称。函数名和参数列表一起构成了函数签名。
参数参数就像是占位符。当函数被调用时,您向参数传递一个值,这个值被称为实际参数。参数列表包括函数参数的类型、顺序、数量。参数是可选的,也就是说,函数可能不包含参数
函数主体函数主体包含一组定义函数执行任务的语句

以下是 max() 函数的源代码。该函数有两个参数 num1num2,会返回这两个数中较大的那个数:

Cpp
// 函数返回两个数中较大的那个数 
int max(int num1, int num2) {
        return num1 > num2 ? num1 : num2;
}

函数声明

函数声明会告诉编译器函数名称及如何调用函数。函数的实际主体可以单独定义。

函数声明包括以下几个部分:

cpp
return_type function_name( parameter list );

针对上面定义的函数 max(),以下是函数声明:

cpp
int max(int num1, int num2);

在函数声明中,参数的名称并不重要,只有参数的类型是必需的,因此下面也是有效的声明:

cpp
int max(int, int);

当您在一个源文件中定义函数且在另一个文件中调用函数时,函数声明是必需的。在这种情况下,您应该在调用函数的文件顶部声明函数。

但是如果想不写函数声明直接调用函数,那么就可以把函数本体写在调用之前,那也相当于进行了一次函数声明

调用函数

创建 C++ 函数时,会定义函数做什么,然后通过调用函数来完成已定义的任务。

当程序调用函数时,程序控制权会转移给被调用的函数。被调用的函数执行已定义的任务,当函数的返回语句被执行时,或到达函数的结束括号时,会把程序控制权交还给主程序。

调用函数时,传递所需参数,如果函数返回一个值,则可以存储返回值。例如:

cpp
#include <iostream> 
using namespace std; 

// 函数声明
int max(int num1, int num2); 

int main () 
{ 
    // 局部变量声明 
    int a = 100; 
    int b = 200; 
    int ret; 

    // 调用函数来获取最大值 
    ret = max(a, b); 
    cout << "Max value is : " << ret << endl; 
    
    return 0; 
} 


// 函数返回两个数中较大的那个数 
int max(int num1, int num2) { 
    return num1 > num2 ? num1 : num2;
}

max() 函数和 main() 函数放一块,编译源代码。

当运行最后的可执行文件时,会产生下列结果:Max value is : 200

函数参数

如果函数要使用参数,则必须声明接受参数值的变量。这些变量称为函数的形式参数。

形式参数就像函数内的其他局部变量,在进入函数时被创建,退出函数时被销毁。

当调用函数时,有三种向函数传递参数的方式:

调用类型描述
传值调用该方法把参数的实际值赋值给函数的形式参数。在这种情况下,修改函数内的形式参数对实际参数没有影响
指针调用该方法把参数的地址赋值给形式参数。在函数内,该地址用于访问调用中要用到的实际参数,这意味着,修改形式参数会影响实际参数
引用调用该方法把参数的引用赋值给形式参数。在函数内,该引用用于访问调用中要用到的实际参数。这意味着,修改形式参数会影响实际参数

默认情况下,C++ 使用传值调用来传递参数

一般来说,这意味着函数内的代码不能改变用于调用函数的参数。

之前提到的实例,调用 max() 函数时,使用了相同的方法。

参数的默认值

当您定义一个函数,您可以为参数列表中后边的每一个参数指定默认值。

当调用函数时,如果实际参数的值留空,则使用这个默认值。

这是通过在函数定义中使用赋值运算符来为参数赋值的。调用函数时,如果未传递参数的值,则会使用默认值,如果指定了值,则会忽略默认值,使用传递的值。

请看下面的实例

cpp
#include <iostream> 
using namespace std; 

int sum(int a, int b=20) {
    return a + b;
} 

int main () { 
    // 局部变量声明 
    int a = 100; 
    int b = 200; 
    int result; 

    // 调用函数来添加值 
    result = sum(a, b); 
    cout << "Total value is :" << result << endl; 

    // 再次调用函数 
    result = sum(a); 
    cout << "Total value is :" << result << endl; 
    return 0; 
}

Lambda 函数

TIP

这个知识点比较高级,所以可以先纵览一下,然后去看下一章

Lambda表达式也叫匿名函数,C++11 提供了对匿名函数的支持,称为 Lambda 函数。

Lambda 表达式把函数看作对象。

Lambda 表达式可以像对象一样使用,比如可以将它们赋给变量和作为参数传递,还可以像函数一样对其求值。这是函数式编程的重要基础

Lambda 表达式本质上与函数声明非常类似。

Lambda 表达式具体形式如下:

  • 有返回值
cpp
[capture](parameters) -> return-type{body}

例如

cpp
[](int x, int y){ return x < y; }

// 在一个更为复杂的例子中,返回类型可以被明确的指定如下
[](int x, int y) -> int { int z = x + y; return z + x; }

/* 本例中,一个临时的参数 z 被创建用来存储中间结果,就如同普通函数,
   z 的值不会保留到下一次该不具名函数再次被调用时。*/

如果没有返回值可以表示为

cpp
[capture](parameters) {body}

例如

cpp
[]{ ++global_x; }

如果 lambda 函数没有传回值(例如 void ),其返回类型可被完全忽略。

在 Lambda 表达式内可以访问当前作用域的变量,这是 Lambda 表达式的闭包( Closure )行为。

与 JavaScript 闭包不同,C++ 变量传递有传值和传引用的区别。

可以通过前面的[]来指定:

C
[] // 没有有定义任何变量。使用未定义变量会引发错误

[x, &y] // x以传值方式传入(默认),y以引用方式传入

[&] // 任何被使用到的外部变量都隐式地以引用方式加以引用

[=] // 任何被使用到的外部变量都隐式地以传值方式加以引用

[&, x] // x显式地以传值方式加以引用。其余变量以引用方式加以引用

[=, &z] // z显式地以引用方式加以引用。其余变量以传值方式加以引用。

另外有一点需要注意。

对于[=][&]的形式,lambda 表达式可以直接使用 this 指针。但是,对于[]的形式,如果要使用 this 指针,必须显式传入

cpp
[this]() { this->someFunc(); }();