C++编程:函数的基本知识（c++函数总结）

函数其实就是封装好的代码块，并且指定一个名字，调用这个名字就可以执行代码并返回一个结果。

1. 函数定义

一个完整的函数定义主要包括以下部分：

• 返回类型：调用函数之后，返回结果的数据类型；
• 函数名：用来命名代码块的标识符，在当前作用域内唯一；
• 参数列表：参数表示函数调用时需要传入的数据，一般叫做“形参”；放在函数名后的小括号里，可以有0个或多个，用逗号隔开；
• 函数体：函数要执行的语句块，用花括号括起来。

函数一般都是一个实现了固定功能的模块，把参数看成“输入”，返回结果看成“输出”，函数就是一个输入到输出的映射关系。

我们可以定义一个非常简单的平方函数：

// 平方函数 y = f(x) = x ^ 2

int square(int x)

{

int y = x * x;

return y;

}

使用流程控制语句return，就可以返回结果。

2. 函数调用

调用函数时，使用的是“调用运算符”，就是跟在函数名后面的一对小括号；括号内是用逗号隔开的参数列表。

这里的参数不是定义时的形参，而是为了初始化形参传入的具体值；为了跟函数定义时的形参列表区分，把它叫作“实参”。

调用表达式的类型就是函数的返回类型，值就是函数执行返回的结果。

#include<iostream>

using namespace std;

// 平方函数 y = f(x^2)

int square(int x)

{

return x * x;

}

int main()

{

int n = 6;

cout << n << "的平方是：" << square(n) << endl;

cin.get();

}

这里需要注意：

• 实参是形参的初始值，所以函数调用时传入实参，相当于执行了int x = 6的初始化操作；实参的类型必须跟形参类型匹配；
• 实参的个数必须跟形参一致；如果有多个形参，要按照位置顺序一一对应；
• 如果函数本身没有参数，参数列表可以为空，但空括号不能省；
• 形参列表中多个参数用逗号分隔，每个都要带上类型，类型相同也不能省略；
• 如果函数不需要返回值，可以定义返回类型为void；
• 函数返回类型不能是数组或者函数

3. 案例练习

下面几个案例可以作为函数的基本练习。

（1）求两个数的立方和

定义一个函数，输入两个整型参数x、y，返回x3 + y3。

int cubeSum(int x, int y)

{

return pow(x, 3) + pow(y, 3);

}

（2）求阶乘

阶乘的计算公式n! = 1 × 2 × 3 ×…× n，可以用一个循环来实现。定义一个求阶乘的函数，传入一个整数n，返回n!。

// 求阶乘

int factorial(int n)

{

int result = 1;

for (int i = 1; i <= n; i++)

result *= i;

return result;

}

（3）复制字符串

定义一个函数，传入一个字符串str和一个整数n，将字符串str复制n次后返回。

// 复制字符串

string copyStr(string str, int n)

{

string result;

while (n > 0)

{

result += str;

--n;

}

return result;

}

4. 局部变量的生命周期

之前介绍过变量的作用域，对于花括号内定义的变量，具有“块作用域”，在花括号外就不可见了。函数体都是语句块，而主函数main本身也是一个函数；所以在main中定义的所有变量、所有函数形参和在函数体内部定义的变量，都具有块作用域，统称为“局部变量”。局部变量仅在函数作用域内部可见。

// 函数形参x是局部变量，作用域为函数内部

void f(int x)

{

// 函数内部定义的变量a是局部变量，作用域为函数内部

int a = 10;

}

int main()

{

// 主函数中定义的变量b也是局部变量，作用域为主函数内

int b = 0;

}

在C++中，作用域指的是变量名字的可见范围；变量不可见，并不代表变量所指代的数据对象就销毁了。这是两个不同的概念：

• 作用域：针对名字而言，是程序文本中的一部分，名字在这部分可见；
• 生命周期：针对数据对象而言，是程序在执行过程中，对象从创建到销毁的时间段

基于作用域，变量可以分为“局部变量”和“全局变量”。对于全局变量而言，名字全局可见，对象也只有在程序结束时才销毁。

而对于局部变量代表的数据对象，基于生命周期，又可以分为“自动对象”和“静态对象”。

（1）自动对象

平常代码中定义的普通局部变量，生命周期为：在程序执行到变量定义语句时创建，在程序运行到当前块末尾时销毁。这样的对象称为“自动对象”。

形参也是一种自动对象。形参定义在函数体作用域内，一旦函数终止，形参也就被销毁了。

对于自动对象来说，它的生命周期和作用域是一致的。

（2）静态对象

如果希望延长一个局部变量的生命周期，让它在作用域外依然保留，可以在定义局部变量时加上static关键字；这样的对象叫做“局部静态对象”。

局部静态对象只有局部的作用域，在块外依然是不可见的；但是它的生命周期贯穿整个程序运行过程，只有在程序结束时才被销毁，这一点与全局变量类似。

// 显示自身被调用多少次的函数

int callCount()

{

static int cnt = 0; // 静态对象只会创建一次

cout << "我被调用了" << ++cnt << "次！" << endl;

return cnt;

}

int main()

{

//cout << cnt << endl; // 错误，局部变量在作用域外不可见

callCount();

callCount();

callCount();

}

可以发现，静态对象只在第一次执行到定义语句时创建出来，之后即使函数执行结束，它的值依然保持；下一次函数调用时，不会再次创建、也不会重新赋值，而是直接在之前的值基础上继续叠加。

静态对象和自动对象应用的场景不同，所以它们存放的内存区域也是不一样的。静态对象如果不在代码中做初始化，基本类型会被默认初始化为0值。

5. 函数声明

如果我们将一个函数放在主函数后面，就会出现运行错误：找不到标识符。这是因为函数和变量一样，使用之前必须要做声明。函数只有一个定义，可以定义在任何地方；如果需要调用函数，只需要在调用前做一个声明，告诉编译器“存在这个函数”就可以了。

函数声明的方式，和函数的定义非常相似；区别在于声明时不需要把函数体写出来，用一个分号替代就可以了。

#include<iostream>

using namespace std;

// 声明函数

int square(int x);

int main()

{

int n = 6;

cout << n << "的平方是：" << square(n) << endl;

cin.get();

}

// 定义函数

int square(int x)

{

int y = x * x;

return y;

return x * x;

}

事实上，由于没有函数体的执行过程，所以形参的名字也完全不需要，可以省略。可以直接这样声明一个函数：

int square(int);

函数声明中包含了返回类型、函数名和形参类型，这就说明了调用这个函数所需要的所有信息。函数声明也被叫做“函数原型”。

一般情况下，把函数声明放在头文件中会更加方便。

6. 分离式编译和头文件

（1）分离式编译

当程序越来越复杂，我们就会希望代码分散到不同的文件中来做管理。C++支持分离式编译，这就可以把函数单独放在一个文件，独立编译之后链接运行。

比如可以把复制字符串的函数单独保存成一个文件copy_string.cpp：

#include<string>

using namespace std;

// 复制字符串

string copyStr(string str, int n)

{

string result;

while (n > 0)

{

result += str;

--n;

}

return result;

}

然后只要在主函数调用之前做声明就可以了：

#include<iostream>

using namespace std;

// 声明函数

string copyStr(string, int);

int main()

{

int n = 6;

cout << copyStr("hello ", n) << endl;

cin.get();

}

（2）编写头文件

对于一个项目而言，有些定义可能是所有文件共用的，比如一些常量、结构体/类，以及功能性的函数。于是每次需要引入时，都得做一堆声明——这显然太麻烦了。

一个好方法是，把它们定义在同一个文件中，需要时用一句#include统一引入就可以了，就像使用库一样。这样的文件以.h作为后缀，被称为“头文件”。

比如我们可以把之前的一些功能性的函数（比如求平方、阶乘、复制字符串等），放在一个叫做utils.h的头文件中：

#pragma once

#include<string>

// 平方函数 y = f(x^2)

int square(int x)

{

int y = x * x;

return y;

return x * x;

}

// 求立方和

int cubeSum(int x, int y)

{

return pow(x, 3) + pow(y, 3);

}

// 求阶乘

int factorial(int n)

{

int result = 1;

for (int i = 1; i <= n; i++)

result *= i;

return result;

}

// 复制字符串

std::string copyStr(std::string str, int n);

这里有两点需要说明：

• #pragma once是一条预处理指令，表示这个头文件的内容只会被编译一次，这就避免了多次引入头文件时的重复定义；
• 复制字符串函数copyStr已经在别的文件单独做了定义，这里只要声明就可以；

如果想要使用这些函数，只要在文件中引入头文件即可：

#include "utils.h"

这里文件名没有使用尖括号<>，而是使用了引号；这表示要在当前项目的根目录下寻找文件，而不是到编译器默认的库目录下去找。