C++015-C++函数
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大纲要求
函数与递归
· 【 2 】函数定义与调用、形参与实参
· 【 3 】传值参数与传引用参数
· 【 2 】常量与变量的作用范围
· 【 2 】递归函数
1.函数概念
1.1 函数定义
函数是指一段可以直接被另一段程序或代码引用的程序或代码。也叫做子程序、(OOP中，面向对象程序设计Object Oriented Programming）方法。
在程序设计中，常将一些常用的功能模块编写成函数，放在函数库中供公共选用。要善于利用函数，以减少重复编写程序段的工作量。
1.2定义函数
我们来编写一个求阶乘的程序。程序如下所示：
函数名字是fact，它作用于一个整型参数，返回一个整型值。return语句负责结束fact并返回ret的值。
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; int fact(int val) { int ret = 1; while (val > 1) ret *= val -- ; return ret; } int main() { int j = fact(5); cout << "5! is " << j << endl; return 0; }
函数的调用完成两项工作：
一是用实参初始化函数对应的形参，
二是将控制权转移给被调用函数。
此时，主调函数的执行被暂时中断，被调函数开始执行。
1.3形参和实参
实参是形参的初始值。第一个实参初始化第一个形参，第二个实参初始化第二个形参，依次类推。形参和实参的类型和个数必须匹配。
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; int fact(int val) { int ret = 1; while (val > 1) ret *= val -- ; return ret; } int main() { int j = fact(5); cout << "5! is " << j << endl; //fact("hello"); // 错误：实参类型不正确 //fact(); // 错误：实参数量不足 //fact(42, 10, 0); // 错误：实参数量过多 int i = fact(3.14); // 正确：该实参能转换成int类型，等价于fact(3); cout << "3.14! is " << i << endl; return 0; }
形参也可以设置默认值，但所有默认值必须是最后几个。当传入的实参个数少于形参个数时，最后没有被传入值的形参会使用默认值。
1.4函数的形参列表
函数的形参列表可以为空，但是不能省略。
void f1() {/* …. */} // 隐式地定义空形参列表 void f2(void) {/* … */} // 显式地定义空形参列表
形参列表中的形参通常用逗号隔开，其中每个形参都是含有一个声明符的声明。即使两个形参的类型一样，也必须把两个类型都写出来：
int f3(int v1, v2) {/* … */} // 错误 int f4(int v1, int v2) {/* … */} // 正确
1.5函数返回类型
大多数类型都能用作函数的返回类型。一种特殊的返回类型是void，它表示函数不返回任何值。
函数的返回类型不能是数组类型或函数类型，但可以是指向数组或者函数的指针
1.6局部变量、全局变量与静态变量
局部变量只可以在函数内部使用，全局变量可以在所有函数内使用。当局部变量与全局变量重名时，会优先使用局部变量。
2.参数传递
2.1传值参数
当初始化一个非引用类型的变量时，初始值被拷贝给变量。此时，对变量的改动不会影响初始值。
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; int fact(int val) { val = 5; return val; } int main() { int j = 10; fact(j); cout << j << endl; //输出为10 不是5 return 0; }
2.2传引用参数
当函数的形参为引用类型时，对形参的修改会影响实参的值。使用引用的作用：避免拷贝、让函数返回额外信息。
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; int fact(int &val) //&val表示取地址符号 { val = 5; return val; } int main() { int j = 10; fact(j); cout << j << endl; // 输出为5 return 0; }
2.3数组形参
在函数中对数组中的值的修改，会影响函数外面的数组。
一维数组形参的写法：
// 尽管形式不同，但这三个print函数是等价的 void printt(int *a) {/* … */} void printt(int a[]) {/* … */} void printt(int a[10]) {/* … */}
案例如下
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; void printt(int a[],int len) // { //函数内的a不再是一个完整的地址，a是一个指针变量 int leninner=sizeof(a)/sizeof(a[0]); // sizeof(a)的长度为8 代表int的字节数为8 cout<<sizeof(a)<<" "<<sizeof(a[0])<<" "<<leninner<<endl; for(int i=0;i<len;i++) { cout<<a[i]<<endl; } } int main() { int a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; int len=sizeof(a)/sizeof(a[0]); cout<<sizeof(a)<<" "<<sizeof(a[0])<<endl; printt(a,len); return 0; }
多维数组形参的写法：
// 多维数组中，除了第一维之外，其余维度的大小必须指定 void printt(int (*a)[10]) {/* … */} void printt(int a[][10]) {/* … */}
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; void printt(int a[][3],int len) // { for(int i=0;i<len;i++) { for(int j=0;j<3;j++) { cout<<a[i][j]<<endl; } cout<<""<<endl; } } int main() { int a[2][3]; for(int i=0;i<2;i++) { for(int j=0;j<3;j++) { a[i][j]=j; } } int len=sizeof(a)/sizeof(a[0]); cout<<sizeof(a)<<" "<<sizeof(a[0])<<" "<<len<<endl; printt(a,len); return 0; }
3.返回类型和return语句
return 语句终止当前正在执行的函数并将控制权返回到调用该函数的地方。return语句有两种形式：
return; return expression;
3.1无返回值函数
没有返回值的return语句只能用在返回类型是void的函数中。返回void的函数不要求非得有return语句，因为在这类函数的最后一句后面会隐式地执行return。
通常情况下，void函数如果想在它的中间位置提前退出，可以使用return语句。return的这种用法有点类似于我们用break语句退出循环。
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; void swap(int &v1, int &v2) { // 如果两个值相等，则不需要交换，直接退出 if (v1 == v2) return; // 如果程序执行到了这里，说明还需要继续完成某些功能 int tmp = v2; v2 = v1; v1 = tmp; // 此处无须显示的return语句 } int main() { int a=2,b=3; cout<<a<<b<<endl; swap(a,b); cout<<a<<b<<endl; return 0; }
3.2有返回值的函数
只要函数的返回类型不是void，则该函数内的每条return语句必须返回一个值。return语句返回值的类型必须与函数的返回类型相同，或者能隐式地转换函数的返回类型。
#include <iostream> //cin、cout using namespace std; int max(int v1, int v2) { // 如果两个值相等，则不需要交换，直接退出 if (v1 >= v2) { return v1; } return v2; } int main() { int a,b; cin>>a>>b; cout<<max(a,b)<<endl; return 0; }
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4.函数递归
在一个函数内部，也可以调用函数本身。
#include <iostream> void countdown(int n); int main() { countdown(4); // call the recursive function // std::cin.get(); return 0; } void countdown(int n) { using namespace std; cout << "Counting down ... " << n << endl; if (n > 0) countdown(n-1); // function calls itself cout << n << ": Kaboom!\n"; }
#include <iostream> const int Len = 66; const int Divs = 6; void subdivide(char ar[], int low, int high, int level); int main() { char ruler[Len]; int i; for (i = 1; i < Len - 2; i++) ruler[i] = ' '; ruler[Len - 1] = '\0'; int max = Len - 2; int min = 0; ruler[min] = ruler[max] = '|'; std::cout << ruler << std::endl; for (i = 1; i <= Divs; i++) { subdivide(ruler,min,max, i); std::cout << ruler << std::endl; for (int j = 1; j < Len - 2; j++) ruler[j] = ' '; // reset to blank ruler } // std::cin.get(); return 0; } void subdivide(char ar[], int low, int high, int level) { if (level == 0) return; int mid = (high + low) / 2; ar[mid] = '|'; subdivide(ar, low, mid, level - 1); subdivide(ar, mid, high, level - 1); }
递归调用的说明
http://c.biancheng.net/view/1861.html
汉诺塔
#include<iostream> using namespace std; static int counts=1; void move(char src,char dest) { cout<<"第"<<counts<<"步： "<<src<<"------->"<<dest<<endl; counts++; } // hanoi: 从src 全部移动至 dest void hanoi(int n,char src,char medium,char dest) { if(n==1) move(src,dest); else { cout<<"当前为 "<<n<<" 上层"<<endl; // 分为两部分 上面n-1块 最下面1块 // 先把上半部分（n-1） 从src移动至medium hanoi(n-1,src,dest,medium); // 再把最后一部分（1）移动至dest move(src,dest); cout<<"当前为 "<<n<<" 中层"<<endl; // 最后再把上半部分（n-1） 从medium移动至dest hanoi(n-1,medium,src,dest); cout<<"当前为 "<<n<<" 下层"<<endl; } } int main() { int m; //cin>>m; cout<<"请输入汉诺塔 层数："<<endl; cin>>m; cout<<"步骤是："<<endl; hanoi(m,'A','B','C'); return 0; }
#include<bits/stdc++.h> using namespace std; int sum=0;//步数累加 int hanoi(int n,int a,int b,int c) { // 盘子数 起始1 目标3 暂存2 if(n==1)//递归结束条件 { sum++; cout<<"第"<<sum<<"步:盘子从"<<a<<"柱移至"<<b<<"柱"<<endl; return 0; } else//递归具体操作（为了使程序简洁，也可去掉else） { hanoi(n-1,a,c,b); sum++; cout<<"第"<<sum<<"步:盘子从"<<a<<"柱移至"<<b<<"柱"<<endl; hanoi(n-1,c,b,a); } } int main() { int x; cin >> x; hanoi(x,1,3,2);//调用函数 return 0; }
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总结
本系列为C++学习系列，会介绍C++基础语法，基础算法与数据结构的相关内容。本文为C++函数案例，包括相关案例练习。
