函数

一、认识函数

前面我们学习了程序设计中的三个基本控制结构（顺序、分支、循环），用它们可以组成任何程序，但在应用中，我们还要学习子程序结构。
通常在程序设计当中，我们会发现一些程序段在程序的不同地方反复出现，此时可以将这些程序段作为相对独立的整体，用一个标识符给它起一个名字，凡是程序中出现该程序段的地方，只要简单地写上其标识符就可以了。这样的程序段，我们称为子程序。
子程序的使用不仅缩短了程序，节省了内存空间及减少了程序的编译时间，而且有利于结构化的程序设计。因为一个复杂的问题总可将其分解成若干个子问题来解决，在一个程序中，可以只有主程序而没有子程序，但不能没有主程序，也就是只执行子程序。
让我们看一看下面的例子：
求：1！+2！+3！+4！+…+10！
源代码：

#include<iostream>#include<cstdio>using namespace std;int sum;int main(){    for(int i=1;i<=10;i++)        sum+=js(i);    printf("%d\n",sum);    system("pause");    return 0;}

现在的问题是，C++中没有提供js(x)这样的一个标准函数，这个程序是通不过的，不过我们可以自己编写自己的函数，如果是C++的标准函数，可以直接调用，如abs(x),sqrt(x)…而C++调用的标准函数需要在程序中通过#include指令加入相应的库即可。

二、函数的定义

1.函数的语法形式
数据类型 函数名（形式参数表）
{
函数体 //执行语句
}
关于函数的定义有如下的说明：
1、函数的数据类型是函数的返回值类型，（若数据类型为void则没有返回值）。
2、函数名是标识符，一个程序中除了主函数必须为main以外，其余函数的名字按照标识符的取名规则可以任意选取，最好取有助于记忆的名字。
3、形式参数（简称形参）表可以是空的（即无参函数），也可以有多个形参，形参间用逗号隔开，，不管有无参数，函数后面的圆括号都必须有，形参必须有类型说明，形参可以是变量名、数组名或指针名，它的作用是实现主调函数与被调函数之间的关系。
4、函数中最外层的一对花括号“{}“括起来的若干个语句和执行语句组成了一个函数的函数体，又函数体内的语句决定该函数的功能，函数体实际上是一个符合语句，它可以没有任何类型说明，而只有语句，也可以两者都有，即空函数。
5、函数不允许嵌套定义，在一个函数内定义另外一个函数是非法的，但允许嵌套使用。
2.函数定义的例子
定义一个函数，返回两个数中的较大数。
int main（int x,int y）
{
return x>y? x:y;
}
3.函数的形式
函数的形式从结构上说可以分为三种：无参函数、有参函数、空函数。它们的定义形式都相同。
（1）无参函数
无参函数顾名思意即为没有参数传递的函数，无参函数一般不需要带回含函数值，所以函数的类型说明为void。
（2）有参函数
有参函数即有参数传递的函数，一般要带返回值。
（3）空函数
空函数即函数体只有一对花括号，花括号内没有任何语句。

三、函数的声明和调用

1.函数的声明
调用函数之前先要声明函数原型，在主调函数中或所有函数定义之前，按如下形式声明：
类型说明符 被调函数名（含类型说明的形参表）；
如果是在所有函数定义之前声明了函数原型，那么该函数原型在本程序文件中的任何地方都有效，也就是说在本程序文件中任何地方都可以依照该原型调用相应的函数。如果是在某个主调函数内部声明了被调用函数的原型，那么该原型就只能在这个函数内部有效。
2.函数的调用
声明了函数之后，便可以按如下形式调用函数。
函数名 （实参列表）
实参列表中应给出与函数原型形参个数相同、类型相符的实参。在主调函数中的参数为实参，实参一般应具有确定的值，实参可以是常量、表达式，也可以是已有确定值的变量、数组或指针名。函数调用可以作为一条语句，这时函数可以没有返回值，函数调用也可以出现在表达式中，这时就必学有一个明确的返回值。
3.函数的返回值
在组成函数体的各类语句中，值得注意的是返回语句return。它的一般形式是：
return (表达式)；
其功能是吧程序流程从被调函数转向主调函数，，并把表达式的值带回主调函数，实现函数的返回。所以，在圆括号内表达式的值实际上就是该函数的返回值，其返回值的类型即为所在函数 的函数类型。当一个函数没有返回值的时候，函数也可以没有return语句，但return后没有表达式返回语句的另一种形式是：
return；
这时函数没有返回值，而只是把流程转向主调函数。

四、函数的传值调用

函数传值调用的特点是将调用函数的实参表中的实参值依次对应地传递给被调用函数的形参表中的形参。要求函数的实参与形参个数相等，并且类型相同。函数的调用过程实际上是对栈空的操作过程，因为调用函数是使用栈空间来保存信息的。函数在返回是，如果有返回值，则将它波暗忖在临时变量中。然后恢复主调函数的运行状态，释放被调用函数的空间，按其返回地址返回到调用函数。
在C++语言中，函数调用的方式分传值调用和传址调用。
1.传值调用
这种调用方法是将实参的数据值传递给形参，即将实参值拷贝到一个副本存放在被调用函数的栈区中，在被调用函数中，形参值可以发生改变，但不影响主调函数的实参值，参数传递方向只是从实参到形参，简称单项值传递。举个例子：

#include<iostream>#include<cstdio>void swap(int a,int b){    int tmp=a;    a=b;    b=tmp;}int main(){    int c=1,d=2;    swap(c,d);    printf("%d %d\n",c,d);    system("pause");    return 0;}

在此例中，虽然在swap函数中交换了a、b的值，但是在main中却没有交换，swap函数只是交换c，d两个变量副本的值，实参值并没有改变，并没有达到交换的目的。
2.传址调用
这种调用方法是将实参变量的地址值传递给形参，这时，形参实是指针，即让形参的指针指向实参，这就提供了一种可以改变实参变量的值的方法。

#include<iostream>#include<cstdio>using namespace std;void swap(int &a,int &b){    int tmp=a;    a=b;    b=tmp;}int main(){    int c=1,d=2;    swap(c,d);    printf("%d %d\n",c,d);    system("pause");    return 0;}

五、函数的应用举例

例1
输入两个数，用函数变成求它们的最大公约数。
源代码：

#include<iostream>#include<cstdio>using namespace std;int gys(int x,int y),a,b;int main(){    scanf("%d%d",&a,&b);    int g=gys(a,b);    printf("%d\n",g);    system("pause");    return 0;}int gys(int x,int y){    int temp;     while(y!=0)    {        temp=a%b;        x=y;        y=temp;    }    return x;}

例2
输如一个数，判断它是否是素数，是输出yes，不是输出no。
源代码：

#include<iostream>#include<cstdio>#include<math.h>using namespace std;int ss(int x),n;int main(){    scanf("%d",&n);    if(ss(n))    printf("yes\n");    else    printf("no\n");    system("pause");    return 0;}int ss(int x){    int a=2;    while(n%=a!=0&&a<=sqrt(n))    {        a++;    }    if(x==2)        return 1;    if(n%a==0)        return 0;    else         return 1;}

六、全局变量、局部变量及它们的作用域

在函数外部定义的变量称为全局变量，在函数内部定义的变量称为内部变量或局部变量。
1.全局变量
全局变量的作用域是从变量定义的位置起直至本源文件结束止，即从定义位置之后的所有函数都可以访问该全局变量。
举一个例子：

#include<iostream> #include<cstdio>using namespace std;int x,y;int fun1(int s){    x=10;    y=x*s;    return x+y;}float a,b;void fun2(int c){    printf("x=%d y=%d\n",x,y);}int main(){    int m,n;    scanf("%d%d",&m,&n);    printf("%d\n",fun1(m));    fun2(n);    printf("a=%d b=%d\n",a,b);    return 0;}

当在键盘上输入6和9后，程序的执行结果是：70 x=10 y=60 a=0 b=0。
程序汇总主函数先调用fun1（），实参是6，将实参值传给形参s（即s=6），函数fun1中x的值为10，y的值为60，return语句将x+y的和返回，fun1（）结束。主函数数很粗返回值之后，调用fun2（)，在fun2（）中输出全局变量x和y的值，之后返回主函数，在主函数中输出全局变量a和b的值。由于a、b在声明时未赋初值，系统将其默认为0。
使用全局变量的说明：
（1）在一个函数内部，既可以使用本函数定义的局部变量，也可以使用在此函数前定义的全局变量。
（2）全局变量的作用是使得函数间多了一种传递信息的方式。如果在一个程序中多个函数都要对同一个变量进行处理，即共享，就可以将这个变量定义成全局变量，使用时非常方便，但副作用也不可低估。
（3）过多地使用全局变量会增加调试的难度，因为多个函数都能改变全局变量的值，不易判断某个时刻全局变量的值。
（4）过多地使用全局变量会降低程序的通用性，如果将一个函数移植到另一个函数中，需要将全局变量一起一移植过去，同时还有可能出现重名的现象。
（5）全局变量在程序执行的全过程中一直占用这内存单元。
（6）全局变量在定义时若没有赋初值，系统将默认为0。
2.局部变量
（1）局部变量的作用域是在定义该变量的函数内部。换句话说，局部变量只在定义它的函数内有效，在一个子程序内定义的变量也是局部变量，其作用域是该子程序，函数的形参也是局部变量。
（2）由于局部变量的作用域仅局限于本函数内部，所以，在不同的函数中变量名可以相同，因为它们分别代表不同的对象，在内存中占据不同的内存单元，互不干扰。
（3）一个局部变量和一个全局变量是可以重名的，在相同的作用域内，局部变量有效时全局变量无效，即局部不按量可以屏蔽全局变量。
（4）这里需要强调的是，主函数main中定义的变量也是局部变量，这一点与其他编程语言都不同。
（5）全局变量数组初始全部为0，局部变量的值是随机的，要初始化值，局部变量受栈空间大小的限制，大数组需要注意。通俗说，局部变量的数组不能开很大，全局变量随便。

七、函数的综合应用

例3
编程输入一个十进制整数N（N：-32767~32767），请输出它对应的二进制、八进制、十六进制数。
源代码：

#include<iostream>#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<cmath>using namespace std;void TurnData(int n,int a);char ch[6]={'A','B','C','D','E','F'};int main(){    int n;    cin>>n;    TurnData(n,2);    TurnData(n,8);    TurnData(n,16);    return 0;}void TurnData(int n,int a){    int x[17],i,j,k=0;    cout<<n<<" turn into"<<a<<":"<<endl;    if(n<0)    cout<<'-';    j=abs(n);    do    {        k++;        i=j%a;        j/=a;        x[k]=i;    }    while(j!=0);    for(int h=k;h>=1;h--)        if(x[h]<10)        cout<<x[h];        else        cout<<ch[x[h]-10];    cout<<endl;}