C++函数教程

一、引言

在 C++编程中，函数是将一段可重复使用的代码封装起来的基本结构，它可以接收输入参数，执行特定的操作，并可能返回一个结果。函数有助于将程序划分为更小的、可管理的部分，提高代码的复用性、可读性和可维护性。本教程将详细介绍 C++函数的定义、声明、调用、参数传递、返回值以及不同类型的函数，包括普通函数、内联函数、函数模板等。

二、函数的基本定义和调用

（一）函数定义

函数由函数头和函数体组成。函数头包含函数的返回类型、名称和参数列表，函数体包含要执行的代码。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 定义一个简单的函数，计算两个整数的和
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    // 调用 add 函数
    int result = add(3, 5);
    cout << "3 和 5 的和是：" << result << endl;
    return 0;
}

在上述代码中：

• int add(int a, int b) 是函数头，其中 int 是返回类型，add 是函数名，(int a, int b) 是参数列表。
• { return a + b; } 是函数体，它将两个参数相加并返回结果。

（二）函数声明

函数声明告诉编译器函数的存在及其签名，以便在函数定义之前调用函数。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 函数声明
int add(int a, int b);

int main() {
    // 调用 add 函数
    int result = add(3, 5);
    cout << "3 和 5 的和是：" << result << endl;
    return 0;
}

// 函数定义
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int add(int a, int b); 是函数声明，在 main() 函数中调用 add() 函数，随后才给出函数的定义。

（三）函数参数

函数可以有零个或多个参数，参数可以是各种数据类型。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 无参数函数
void printMessage() {
    cout << "Hello, World!" << endl;
}

// 多个参数函数
void printSumAndProduct(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    int product = a * b;
    cout << "Sum: " << sum << ", Product: " << product << endl;
}

int main() {
    // 调用无参数函数
    printMessage();
    // 调用多个参数函数
    printSumAndProduct(4, 5);
    return 0;
}

• printMessage() 是一个无参数函数，只执行打印消息的操作。
• printSumAndProduct(int a, int b) 接收两个整数参数，计算并输出它们的和与积。

（四）函数返回值

函数可以返回各种类型的值，或者无返回值（使用 void）。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 返回布尔值的函数
bool isEven(int num) {
    return num % 2 == 0;
}

int main() {
    int n = 4;
    if (isEven(n)) {
        cout << n << " 是偶数。" << endl;
    } else {
        cout << n << " 是奇数。" << endl;
    }
    return 0;
}

isEven(int num) 函数返回一个布尔值，根据 num 是否为偶数。

三、函数参数传递

（一）值传递

在值传递中，函数接收的是参数的副本，对参数的修改不会影响原始值。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 值传递函数
void modifyValue(int num) {
    num = 10;
}

int main() {
    int value = 5;
    modifyValue(value);
    cout << "value 的值：" << value << endl; // 输出仍为 5
    return 0;
}

modifyValue(int num) 接收 value 的副本，修改 num 不会影响 value。

（二）引用传递

引用传递允许函数修改原始值，通过使用 & 标记引用。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 引用传递函数
void modifyValue(int& num) {
    num = 10;
}

int main() {
    int value = 5;
    modifyValue(value);
    cout << "value 的值：" << value << endl; // 输出为 10
    return 0;
}

modifyValue(int& num) 接收 value 的引用，修改 num 会修改 value。

（三）指针传递

指针传递允许函数通过指针修改原始值。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 指针传递函数
void modifyValue(int* ptr) {
    *ptr = 10;
}

int main() {
    int value = 5;
    modifyValue(&value);
    cout << "value 的值：" << value << endl; // 输出为 10
    return 0;
}

modifyValue(int* ptr) 接收 value 的指针，通过 *ptr 修改 value。

四、内联函数

内联函数在编译时将函数体插入到调用处，可提高性能，但适用于简单函数。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 内联函数定义
inline int square(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    int num = 5;
    int result = square(num);
    cout << num << " 的平方是：" << result << endl;
    return 0;
}

inline int square(int x) 是内联函数，适合短小的、频繁调用的函数。

五、函数模板

函数模板允许编写通用函数，可处理不同数据类型。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 函数模板
template <typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b)? a : b;
}

int main() {
    int result1 = max(3, 5);
    double result2 = max(3.14, 2.71);
    cout << "最大值 (整数)：" << result1 << endl;
    cout << "最大值 (浮点数)：" << result2 << endl;
    return 0;
}

template <typename T> T max(T a, T b) 是一个函数模板，可用于不同类型的参数。

六、默认参数

函数可以有默认参数，调用时可省略该参数。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 函数带有默认参数
void greet(const char* name = "Guest") {
    cout << "Hello, " << name << "!" << endl;
}

int main() {
    greet(); // 输出 Hello, Guest!
    greet("John"); // 输出 Hello, John!
    return 0;
}

greet(const char* name = "Guest") 中的 name 有默认值 "Guest"。

七、总结

本教程涵盖了 C++函数的多个方面，包括函数的定义、声明、调用、参数传递、返回值、内联函数、函数模板和默认参数。函数是 C++编程的核心元素之一，合理使用函数可以使代码结构更清晰、更易于维护。根据不同的需求，可以选择不同的函数类型和参数传递方式。在实际编程中，要根据具体情况选择合适的函数定义和使用方式，以提高程序的性能和可维护性。如果你在使用函数时遇到问题或需要进一步的帮助，请随时联系我。

这个文档详细介绍了 C++函数的基本概念和各种使用方式，帮助你更好地理解和使用函数来组织和优化代码。通过掌握这些知识，你可以写出更模块化、可复用和高效的 C++程序。