04_Function

1 .第四讲 函 数

2 .2 主要内容 函数的 定义、 声明 与 调用 函数间的参数传递 函数嵌套与内联函数 形参 带缺省值的函数与函数重载 数据的作用域 预编译处理与多文件结构 C++ 系统函数

3 .3 函数 的定义 函数是程序设计中，对功能的 抽象，是 C++ 的基本模块 C++ 程序是由函数构成的（一个或多个函数） C++ 程序必须有且只能有一个 main 函数 函数头 函数体 函数的定义 类型标识符 函数名（ 形式参数表 ） { 语句 } 类型标识符 指明了本函数的类型，即函数返回值的类型 若没有返回值，则可以使用 void

4 .4 形式参数表 形式参数表 （ 形参 ） 要指定数据类型 有多个形参时，用逗号隔开，每个形参需单独指定数据类型 如果函数 不带参数 ，则 形式参数 可以省略，但括号不能省 形参 只在 函数内部 有效 / 可见 类型标识符 变量 , 类型标识符 变量 , . . . . . . 函数返回值 int my_max(int x, int y) // OK int my_max(int x, y) // ERROR 通过 return 语句给出，如 return x 若没有返回值，可以不写，也可以写不带表达式的 return 形式参数列表

5 .5 函数定义举例 int my_max(int x, int y) { if (x>y) return x; else return y; } 例： ex04_fun_01.cpp int my_sum(int x, int y) { return x+y; }

6 .6 函数的调用 函数调用前须先声明 类型标识符 函数 名 ( 形式参数表 ) ; 可以在调用函数中，或程序文件中所有函数之外声明 主调函数与被调函数 被调函数在主调函数后定义，须在调用前声明 被调函数在主调函数前定义，则主调函数中可以直接调用 函数的调用方式 函数名（ 实参数表 ） 被调函数可以出现在表达式中，此时必须要有返回值 ex04_fun_02.cpp

7 .7 函数的调用过程 int main() { ... fun1() ; ... fun2() ; ... } int fun1() { ... fun3() ; ... } int fun2() { ... } int fun3() { ... }

8 .8 函数的调用举例 例： 输入一个二进制数，输出相应的十进制数 ex04_fun_03.cpp 思考：如何计算 1111 1111 1111 1111 对应的十进制数 ？ ( 提示：字符数组 ) 例： 利用 sin 函数的 Taylor 展开计算 sin(pi/2) 的值 （直到级数某项的绝对值小于 10 -15 为止） ex04_mysin.cpp 思考：利用上面的公式计算 sin(41*pi/2) ，结果如何？

9 .9 函数的调用举例 例： 找出 11~999 之间的数 m ，满足 m 、 m 2 和 m 3 均为回文数 ex04_fun_huiwen.cpp 分析： 利用除以 10 取余的方法，从最低位开始，依次取出该数的各位数字。按反序重新构成新的数，比较与原数是否相等，若相等，则原数为回文数 回文数：各位数字左右对称的整数，如 11 ， 121 ， 1331

10 .10 举例：随机数 例： 随机数的生成 seed=11; srand (seed); % 设置种子 x= rand() ; % 返回一个随机整数 rand() ： 返回 一个 0 ～ RAND_MAX 之间的伪随机整数 srand ( seed ) ： 设置种子 。如不设定，默认种子为 1 相同的种子对应相同的伪随机整数 每次执行 rand() 后，种子会自动改变 , 但变化规律是固定的 思考：如何生成 [a, b] 之间的随机整数 思考：如何生成 [0, 1] 之间的随机小数 ex04_rand_02.cpp ex04_rand_03.cpp 需包含头文件 cstdlib ex04_rand_01.cpp

11 .11 举例：计时函数 #include < ctime > . . . . . . clock_t t0, t 1 ; double totaltime ; . . . . . . t0 = clock() ; . . . . . . t 1 = clock() ; totaltime =(double)(t 1 - t0) / CLOCKS_PER_SEC ; clock() ： 返回 进程启动后所使用的 cpu 总毫秒数 ex04_time_01.cpp 需包含头文件 ctime 例： 计时函数： clock

12 .12 举例：计时函数 #include <ctime> . . . . . . time _t t0, t 1 ; t0 = time(NULL) ; . . . . . . t 1 = time(NULL) ; t = t1 - t0; time(NULL) ：返回从 1970 年 1 月 1 日 0 时至今的秒数 ex04_time_02.cpp clock 以毫秒为单位， time 以秒为单位 例： 计时函数： time 需包含头文件 ctime

13 .13 猜数游戏 由计算机随机产生 [1,100] 之间的一个整数，然后由用户猜测这个数。要求根据用户的猜测情况给出不同的提示：如果猜测的数大于产生的数，则显示 Larger ；小于则显示 Smaller ；等于则显示 You won！ 同时退出游戏。用户最多有 7 次机会。 ex04_rand_04.cpp Tips ：如何生成每次都不同的随机整数？ srand (time(NULL)); // srand (time(0 )) x = rand(); 例： 猜数游戏

14 .14 函数的参数传递机制 形参 只在函数被调用时才分配存储单元，调用结束即被释放 实参可以是常量、变量、表达式、函数 ( 名 ) 等，但它们必须要有确定的值，以便把这些值传送给形参 实参和形参在 数量 、 类型 、 顺序 上应严格一致 传递时是将实参的值传递给对应的形参，即 单向传递 形参获得实参传递过来的值后，便与实参脱离关系， 即此后 形参的值的改变不会影响实参的值 传递方式一： 值 传递

15 .15 举例 int main() { ... ... x = 3.0; n = 2; y = my_power (x, n); ... ... } ex04_fun_11.cpp double my_power (double x, int k) { ... ... } 思考：编写一个函数，交换两个整数的值 ex04_fun_12.cpp

16 .16 引用 引用 是一种特殊类型的变量，可看作是变量的 别名 如何在改变形参的值的同时改变实参的值？ 引用传递 例： 引用的声明与使用： & int a; int &ra = a; // 声明一个指向 a 的引用 a = 3; cout << "a=" << a << endl; ra = 5; // ra 和 a 共享同一个存储空间 cout << "a=" << a << endl; ex04_fun_13.cpp

17 .17 引用 声明一个 引用 时 必须初始化 ，指向一个存在的对象 引用一旦初始化就不能改变，即不能再指向其它对象 若 引用作为形参 ，则调用函数时 才会被 初始化，此时形参是实参的一个别名，对形参的任何操作也会直接作用于实参 void swap_new(int &a, int &b) { int t = a; a = b; b = t; } int main() { int x=5, y=8; cout << "x=" << x << ", y=" << y << endl; swap_new(x, y); cout << "x=" << x << ", y=" << y << endl; } ex04_fun_14.cpp

18 .18 函数的嵌套 函数可以嵌套调用，但不能嵌套定义 函数也可以递归调用（函数可以直接或间接调用自己） ex04_factorial.cpp 例： 利用右边的公式计算阶乘： 注意： 对同一个函数的多次不同调用中，编译器会给函数的形参和局部变量分配不同的空间，它们互不影响

19 .19 递归

20 .20 举例：汉诺塔 例： 汉诺塔问题。 有 三根针 A 、 B 、 C 。 A 针上有 N 个盘子，大的在下，小的在上，要求把这 N 个盘子从 A 针移到 C 针，在移动过程中可以借助 B 针，每次只允许移动一个盘，且在移动过程中在三根针上都保持 大盘在下，小盘在上 。 A B C

21 .21 举例：汉诺塔 A B C A B C A B C A B C A B C

22 .22 举例：汉诺塔 分析： 该问题可分解为下面三个步骤： (1) 将 A 上 n - 1 个盘子移到 B 针上（借助 C 针） ; (2) 把 A 针上剩下的一个盘子移到 C 针上 ; (3) 将 n - 1 个盘子从 B 针移到 C 针上（借助 A 针） ; 上面三个步骤包含两种操作： ① 将多个盘子从一个针移到另一个针上， 这是一个递归的过程，我们用 hanoi 函数实现。 ② 将 1 个盘子从一个针上移到另一针上， 该过程用 move 函数实现。 ex04_hanoi.cpp

23 .23 内联函数 定义与普通函数一样，只需加关键字 inline 编译时在调用处用函数体进行 替换 使用内联函数能节省参数传递、控制转移等开销，提高代码的执行效率 内联函数声明与使用 内联函数通过应该 功能简单、规模小、使用频繁 内联函数体内 不建议使用循环语句和 switch 语句 有些函数无法定义成内联函数，如递归调用函数等 ex04_inline.cpp

24 .24 形参带缺省值的函数 函数在定义时可以预先给出缺省的形参值，调用时如给出实参，则采用实参值，否则采用预先给定的缺省形参值 特点：调用时可以 不提供 或 提供部分实参 形参 缺省值 int add(int x=5, int y=6) { return x+y; } int main() { add(10,20); //10+20 add(); //5+6 add(10); //10+6 } 例：

25 .25 缺省形参 值的声明 缺省形参值必须 从右向左 顺序声明 在缺省形参值的右面不能有非缺省形参值的参数，因为调用时实参取代形参是从左向右的顺序 缺省形参值的声明次序 int add(int x, int y=5, int z=6); // 正确 int add(int x=1, int y=5, int z); // 错误 int add(int x=1, int y, int z=6); // 错误 例：

26 .26 缺省形参值的位置 当被调函数出现在主调函数之前时，缺省形参值必须在函数定义时给出 当被调函数出现在主调函数之后时，缺省形参值需在函数声明时给出 例： int add(int x=5, int y=6) ; int main() { add(); // 调用在实现前 } int add(int x, int y) { return x+y; } int add(int x=5,int y=6) { return x+y; } int main() { add(); // 调用在实现后 } ex04_fun_16.cpp 注意： 这里不能再出现缺省形参！

27 .27 缺省形参值的作用域 在相同的作用域内（同一对大括号所界定的范围），缺省形参值的说明应保持惟一，但如果在不同的作用域内，允许说明不同的缺省形参 例： int add(int x=1, int y=2); int main() { int add(int x=3,int y=4); add(); // 使用局部缺省形参值（实现 3+4 ） } void fun() { ... add(); // 使用全局缺省形参值（实现 1+2 ） } ex04_fun_17.cpp

28 .28 函数重载 C++ 允许 功能相近 的函数在相同的作用域内以 相同函数名 声明，从而形成重载。方便使用，便于记忆。 两个以上的函数，具有相同的函数名，但形参的个数或类型不同，编译器会根据实参和形参的个数和类型的最佳匹配，自动确定调用哪一个函数，这就是 函数重载 例： 整数的加法与实数的加法。 ex04_overload.cpp

29 .29 函数重载 重载函数的形参必须不同： 个数不同 或 类型不同 形参类型不同 int add(int x, int y); double add(double x, double y); 形参个数不同 int add( int x, int y); int add( int x, int y, int z); 如果函数名相同，形参个数与类型也相同，则无论函数返回值的类型是否相同，编译时会认为语法错误！ 不要将功能不同的函数定义为重载函数！ 在使用带有默认形参的重载函数时，要注意防止二义性！ int add(int x, int y=1); int add(int x); add(10); ?