第7章 函数——C++的编程模块
本章概述
本章将介绍C++函数的基本知识，包括函数定义、声明和调用，参数传递方式，数组作为函数参数，递归函数，以及函数指针。函数是C++程序的基本构建块，掌握函数的使用对于编写模块化、可维护的代码至关重要。
7.1 函数基础
函数是一段完成特定任务的代码块。在C++中，函数分为两类：有返回值的函数和无返回值的函数（void函数）。
7.1.1 定义函数
无返回值的函数使用void关键字：
cpp
void functionName(parameterList) {
statements;
return; // 可选
}有返回值的函数需要指定返回类型：
cpp
typeName functionName(parameterList) {
statements;
return value; // 必须返回与类型匹配的值
}7.1.2 函数原型和函数调用
函数原型是函数的声明，告诉编译器函数的返回类型、参数类型和数量。原型以分号结尾：
cpp
double cube(double x); // 函数原型
void cheers(int n); // 函数原型函数调用使用函数名和参数列表：
cpp
double result = cube(2.0); // 函数调用
cheers(5); // 函数调用7.2 参数传递
C++支持三种参数传递方式：值传递、地址传递和引用传递。
7.2.1 值传递
值传递将参数的副本传递给函数，函数内部对参数的修改不会影响原始值：
cpp
void swap(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
// 交换的是副本，不影响原始值
}7.2.2 地址传递
通过指针传递数组或变量的地址，函数可以修改原始数据：
cpp
void swap(int* a, int* b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
// 通过指针修改原始值
}7.2.3 引用传递
引用传递使用引用变量，直接操作原始数据：
cpp
void swap(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
// 直接修改原始值
}7.3 数组参数
数组作为函数参数时，实际传递的是数组的地址。
7.3.1 数组作为函数参数
cpp
int sumArray(int arr[], int size) {
int total = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
total += arr[i];
}
return total;
}7.3.2 二维数组参数
二维数组作为参数时，必须指定列数：
cpp
void printMatrix(int matrix[][4], int rows) {
for (int i = 0; i < rows; i++) {
for (int j = 0; j < 4; j++) {
std::cout << matrix[i][j] << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
}7.4 函数和数组
7.4.1 使用数组区间
可以通过传递起始指针和结束指针来处理数组的一部分：
cpp
int sumRange(const int* begin, const int* end) {
int total = 0;
for (const int* p = begin; p < end; p++) {
total += *p;
}
return total;
}7.5 递归
递归是函数调用自身的编程技术。递归函数必须有终止条件。
7.5.1 递归示例
计算阶乘：
cpp
int factorial(int n) {
if (n <= 1) return 1; // 终止条件
return n * factorial(n - 1); // 递归调用
}7.5.2 递归与循环
递归可以简化某些问题，但可能导致栈溢出。对于简单问题，循环通常更高效。
7.6 函数指针
函数指针是指向函数的指针变量，可以用于动态调用函数。
7.6.1 声明函数指针
cpp
int (*funcPtr)(int, int); // 指向返回int、接受两个int参数的函数7.6.2 使用函数指针
cpp
int add(int a, int b) { return a + b; }
int multiply(int a, int b) { return a * b; }
int main() {
int (*operation)(int, int);
operation = add;
std::cout << operation(2, 3) << std::endl; // 输出5
operation = multiply;
std::cout << operation(2, 3) << std::endl; // 输出6
return 0;
}7.6.3 函数指针作为参数
cpp
void applyOperation(int a, int b, int (*op)(int, int)) {
std::cout << "Result: " << op(a, b) << std::endl;
}7.7 综合示例
以下程序演示了函数的各种用法：
cpp
#include <iostream>
// 函数声明
void displayMessage();
int add(int a, int b);
void swap(int& a, int& b);
int factorial(int n);
int main() {
// 调用无返回值函数
displayMessage();
// 调用有返回值函数
int sum = add(5, 3);
std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
// 引用传递
int x = 10, y = 20;
swap(x, y);
std::cout << "After swap: x=" << x << ", y=" << y << std::endl;
// 递归函数
std::cout << "Factorial of 5: " << factorial(5) << std::endl;
return 0;
}
// 函数定义
void displayMessage() {
std::cout << "Hello, this is a function example!" << std::endl;
}
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
void swap(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int factorial(int n) {
if (n <= 1) return 1;
return n * factorial(n - 1);
}7.8 小结
本章介绍了C++函数的基础知识，包括函数定义、声明、调用，参数传递方式，数组参数，递归和函数指针。掌握这些概念是编写模块化、可维护C++程序的基础。