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函数是什么

数学中我们其实就⻅过函数的概念，⽐如：⼀次函数 y = kx + b ，k和b都是常数，给⼀个任意的x ，就得到⼀个 y 值。其实在C/C++语⾔中就引⼊了函数（function）的概念，有些翻译为：⼦程序，⼦程序这种翻译更加准确⼀些。函数就是⼀个完成某项特定的任务的⼀⼩段代码，这段代码是有特殊的写法和调⽤⽅法的。
其实⼤家在前⾯学习的时候，就⻅过函数了，⽐如：main函数、scanf函数、printf函数、pow函数、sqrt函数等。C/C++语⾔程序其实是由若⼲个⼩的函数组合⽽成的，也可以说：⼀个⼤的计算任务可以分解成若⼲个较⼩的函数（对应较⼩的任务）完成。同时⼀个函数如果能完成某项特定任务的话，这个函数也是可以复⽤的，提升了开发软件的效率。

#include <iostream>  
using namespace std;  
int main()
{  int arr[10] = { 0 };  //打印数组的内容  //给数组的元素赋值为1~10  //打印数组  return 0;  
}

如果没有函数，我们能写出的代码如下的代码1，其中橙⾊部分的内容和绿⾊部分的代码是重复的，⽬的就是打印数组内容，那如果我能把这部分封装成⼀个函数，在需要的时候调⽤，就⽅便很多，这就是代码2

//代码1  
#include<iostream>  
using namespace std;  
int main()  
{  int arr[10] = { 0 };  //打印数组的内容  int i = 0;  for (i = 0; i < 10; i++)  {  cout << arr[i] << " ";  }  cout << endl;  //给数组的元素赋值为1~10  for (i = 0; i < 10; i++)  {  arr[i] = i + 1;  }  //打印数组  for (i = 0; i < 10; i++)  {  cout << arr[i] << " ";  }  cout << endl;  return 0;  
}

//代码2  
#include<iostream>  
using namespace std;  
void print_arr(int arr[])  
{  int i = 0;  for (i = 0; i < 10; i++)  {  cout << arr[i] << " ";  }  cout << endl;  
}  int main()  
{  int arr[10] = { 0 };  //打印数组的内容  print_arr(arr);  //给数组的元素赋值为1~10  for (int i = 0; i < 10; i++)  {  arr[i] = i + 1;  }  //打印数组  print_arr(arr);return 0;  
}

在代码2中 print_arr 就是我们⾃⼰定义的⼀个函数，使⽤函数能有什么好处呢？

1. 模块化开发，⼀个⼤的功能，总能拆分成各种⼦功能，每个⼦功能都可以设计成⼀个函数，每个函数可以作为⼀个独⽴的模块存在，程序的逻辑更加清晰，逻辑关系更加明确。
2. 代码可以复⽤，只要根据需要定义出⼀个函数，需要这个功能的地⽅，直接调⽤函数就⾏，降低了代码的冗余，提升了开发效率。
3. ⽅便多个程序员之间协作开发，⽅便程序的多个模块之间互相交互。
4. 熟悉函数的使⽤之后，代码的编写、阅读、调试、维护都变得更加容易。

函数的分类

在C/C++中，函数⼀般分为库函数和⾃定义函数

库函数

printf 、 scanf 都是库函数，库函数是标准库中提供的现成的函数，我们只要学习函数的功能，就能直接使⽤。有了库函数，⼀些常⻅的功能就不需要程序员⾃⼰实现了，⼀定程度提升了效率；同时库函数的质量和执⾏效率上都更有保证。
编译器的标准库中提供了⼀系列的库函数，这些库函数根据功能的划分，都在不同的头⽂件中进⾏了声明。
库函数的学习和查阅⼯具很多，⽐如：
C/C++官⽅参考⼿册：https://zh.cppreference.com/w/cpp/header
C/C++第三⽅⽹站：https://legacy.cplusplus.com/reference/
库函数中有数学相关的，有⽇期相关的，有算法相关的等等。这些库函数相关的信息都有⾃⼰对应的头⽂件，每⼀个头⽂件中都包含了相关的⼀组函数和类型等信息，库函数的学习不⽤着急⼀次性全部学会，慢慢学习，各个击破就⾏。
C++是兼容C语⾔，所以在C++中也包含了⼀些来⾃C语⾔的头⽂件，这些头⽂件的后缀是 .h ,如果需要也可以直接包含使⽤；有⼀些来⾃C语⾔的头⽂件，在C++中会在原来C语⾔的头⽂件进⾏了封装，在C++程序中更推荐C++的头⽂件写法，以下是常⻅C和C++对应的头⽂件：

解释	C头文件	C++头文件
常用数学函数	<math.h>	<cmath>
浮点类型的极限	<float.h>	<cfloat>
C风格输入输出	<stdio.h>	<cstdio>
字符串处理	<string.h>	<string>

库函数使⽤举例

sqrt

double sqrt (double x);

• sqrt 是函数名
• x 是函数的参数，表⽰调⽤ sqrt 函数需要传递⼀个 double 类型的值
• double 是返回值类型，表⽰函数计算的结果是 double 类型的值

作用

Compute square root计算平⽅根
Returns the square root of x.（返回平⽅根）

头文件

库函数是在标准库中对应的头⽂件中声明的，所以库函数的使⽤，务必包含对应的头⽂件，不包含是可能会出现⼀些问题的。

#include <iostream>  
#include <cmath> //数学函数头⽂件，不包含则⽆法使⽤sqrt函数  
using namespace std;  
int main()  
{  double d = 16.0;  double r = sqrt(d);  cout << r << endl;  return 0;  
}

⾃定义函数

了解了库函数，其实库函数的功能是有限的，实际开发过程中还是得根据需要将代码封装成⾃定义的函数；⾃定义的函数就是⾃⼰设计和实现的函数

函数的语法形式

ret_type fun_name(形式参数)  
{ }

• ret_type 是⽤来表⽰函数计算结果的类型，有时候返回类型可以是 void ，表⽰什么都不返回
• fun_name 是为了⽅便使⽤函数；就像⼈的名字⼀样，有了名字⽅便称呼，函数有了名字⽅便调⽤，所以函数名尽量要根据函数的功能起的有意义。
• 函数的参数就相当于⼯⼚加⼯需要的原材料，函数的参数也可以是 void ，明确表⽰函数没有参数。如果有参数，多个参数⽤逗号隔开，每个参数要分别交代清楚参数的类型和名字。
• {} 括起来的部分被称为函数体，函数体就是完成计算的过程。

函数定义

写⼀个加法函数，完成2个整型变量的加法操作

#include<iostream>  
using namespace std;  
int main()  
{  int a = 0;  int b = 0;  //输⼊  cin >> a >> b;  //任务：调⽤加法函数，完成a和b的相加  //求和的结果放在r中  //to do  //输出  cout << r << endl;  return 0;  
}

给函数取名： Add ，函数 Add 需要接收2个整型类型的参数，函数计算的结果也是整型

#include<iostream>  
using namespace std;  
//这就是函数的定义  
int Add(int x, int y)  
{  int z = 0;  z = x + y;  return z;  
}  int main()  
{  int a = 0;  int b = 0;  //输⼊  cin >> a >> b;  //调⽤加法函数，完成a和b的相加  //求和的结果放在r中  int r = Add(a, b);  //输出  cout << r << endl;  return 0;  
}

Add 函数也可以简化为

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

函数的参数部分需要交代清楚：参数个数，每个参数的类型是啥，形参的名字叫啥

函数参数和返回值

实参和形参

实际上，在函数定义和使⽤的过程中，函数的参数要被分为两种：

• 实际参数，简称实参
• 形式参数，简称形参

实参

实际参数就是真实传递给函数的参数。
在上⾯代码中，第4~6⾏是 Add 函数的定义，有了函数后，再第19⾏调⽤ Add 函数的。
我们把第19⾏调⽤ Add 函数时，传递给函数的参数 a 和 b ，称为实际参数，简称实参。

形参

在上⾯代码中，第4⾏定义函数的时候，在函数名 Add 后的括号中写的 x 和 y ，称为形式参数，简称形参。
为什么叫形式参数呢？实际上，如果只是定义了 Add 函数，⽽不去调⽤的话， Add 函数的参数 x 和 y 只是形式上存在的，不会向内存申请空间，不会真实存在的，所以叫形式参数。形式参数只有在函数被调⽤的过程中为了存放实参传递过来的值，才向内存申请空间，这个过程就是形式的实例化。

实参和形参的关系

虽然我们提到了实参是传递给形参的，他们之间是有联系的，但是形参和实参各⾃是独⽴的内存空间。
这个现象是可以通过调试来观察的。请看下⾯的代码和调试演⽰：

#include<iostream>  
using namespace std;  
int Add(int x, int y)  
{  int z = 0;  z = x + y;  return z;  
}
int main()  
{  int a = 0;  int b = 0;  //输⼊  cin >> a >> b;  //调⽤加法函数，完成a和b的相加  //求和的结果放在r中  int r = Add(a, b);  //输出  cout << r << endl;  return 0;  
}

我们在调试的可以观察到， x 和 y 确实得到了 a 和 b 的值，但是 x 和 y 的地址和 a 和 b 的地址不⼀样的，当 a 和 b 传参给形参x和y的时候， x 和 y 只是得到了 a 和 b 的值，他们得有⾃⼰独⽴的空间。所以我们可以理解为形参是实参的⼀份临时拷⻉。

函数传参

数组做函数参数

在使⽤函数解决问题的时候，难免会将数组作为参数传递给函数，在函数内部对数组进⾏操作。⽐如：写⼀个函数将⼀个整型数组的内容，全部置为 -1 ，再写⼀个函数打印数组的内容。

#inculude <iostream>  
using namespace std;  
int main()  
{  int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};  set_arr(); //设置数组内容为-1  print_arr(); //打印数组内容  return 0;  
}

这⾥的 set_arr 函数要能够对数组内容进⾏设置，就得把数组作为参数传递给函数，同时函数内部在设置数组每个元素的时候，也得遍历数组，需要知道数组的元素个数。所以我们需要给 set_arr传递2个参数，⼀个是数组，另外⼀个是数组的元素个数。仔细分析 print_arr 也是⼀样的，只有拿到了数组和元素个数，才能遍历打印数组的每个元素。

int main()  
{  int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};  int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);  set_arr(arr, sz);   //设置数组内容为-1print_arr(arr, sz);   //打印数组内容return 0;
}

数组作为参数传递给了 set_arr 和 print_arr 函数了，那这两个函数应该如何设计呢？
这⾥我们需要知道数组传参的⼏个重点知识：

• 函数的实参的名字和形参的名字可以相同，也可以不同
• 函数的形式参数要和函数的实参个数匹配
• 函数的实参是数组，形参也写成数组形式的
• 形参如果是⼀维数组，数组⼤⼩可以省略不写
• 形参如果是⼆维数组，⾏可以省略，但是列不能省略
• 数组传参，形参是不会创建新的数组的
• 形参操作的数组和实参的数组是同⼀个数组

void set_arr(int arr[], int sz)  
{  int i = 0;  for(i = 0; i < sz; i++)  {  arr[i] = -1;  }  
}  
void print_arr(int arr[], int sz)  
{  int i = 0;  for(i = 0; i < sz; i++)  {  cout << arr[i] << " ";  }  cout << endl;  
}

字符串做函数参数

那如果将字符串做函数参数呢？其实也很简单，直接在形参的部分使⽤字符串来接收就可以。这⾥的形参 s 也是实参 s 的⼀份临时拷⻉，对形参的修改不能影响实参。

void test(string s)  
{  cout << s << endl;  
}  
int main()  
{  string s("hello world");  test(s);  
}

全局变量不⽤传参

全局变量的作⽤域很⼤，在整个程序中都可以使⽤，那么只要把变量、数组等定义成全局变量，在函数中使⽤，是可以不⽤传参的，在竞赛中为了⽅便经常使⽤，但是在软件⼯程中很少这么使⽤

#include <iostream>  
using namespace std;  
int arr[10] = { 0 };  void print_arr()  
{  int i = 0;  for (i = 0; i < 10; i++)  {  cout << arr[i] << " ";  }  cout << endl;  
}  int main()  
{  //打印数组的内容  print_arr();  //给数组的元素赋值为1~10  for (int i = 0; i < 10; i++)  {  arr[i] = i + 1;}  //打印数组  print_arr();  return 0;  
}

有时候变量或者数组，定义成全局的时候，是不能解决问题，⽐如：递归等场景，这时候，就得考虑传参的问题