1. 函数的引入：

我们曾经学习了程序设计中的三种基本控制结构（顺序、分支、循环）。用它们可以组成任何程序。但在应用中，还经常用到子程序结构。

通常，在程序设计中，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即可。这样的程序段，我们称之为子程序。

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，如果子问题依然很复杂，还可以将它继续分解，直到每个子问题都是一个具有独立任务的模块。这样编制的程序结构清晰，逻辑关系明确，无论是编写、阅读、调试还是修改，都会带来极大的好处。

在一个程序中可以只有主程序而没有子程序(本章以前都是如此)，但不能没有主程序，也就是说不能单独执行子程序。

在此之前，我们曾经介绍并使用了C++提供的各种标准函数，如abs(),sqrt()等等，这些系统提供的函数为我们编写程序提供了很大的方便。比如：求sin(1)+ sin(2)+．．．+sin(100)的值。但这些函数只是常用的基本函数，编程时经常需要自定义一些函数。

例6.1 求：1!+2!+3!+……+10！

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{   
       int sum=0;
　　for (int i=1; i<=10; i++)
　　　　sum+=js(i);
　　cout<<"sum="<<sum<<endl;
　　return 0;
}

现在的问题是：C++不提供js(x)这样一个标准函数，这个程序是通不过的。如果是C++的标准函数，我们可以直接调用，如abs(x)，sqrt(x)．．．．．．而C++提供给我们的可供直接调用的标准函数不多。没关系，我们编写自己的函数！

2. 函数的定义

2.1 函数定义的语法形式

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说明： 函数的数据类型是函数的返回值类型（若数据类型为 void ,则无返回值）。 函数名是标识符，一个程序中除了主函数名必须为main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。 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，函数名后的圆括号都必须有。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，通常将函数所处理的数据、影响函数功能的因素或者函数处理的结果作为形参。在被调用函数中的参数被称为形参。 函数中最外层一对花括号“{ }”括起来的若干个说明语句和执行语句组成了一个函数的函数体。由函数体内的语句决定该函数功能。函数体实际上是一个复合语句，它可以没有任何类型说明，而只有语句，也可以两者都没有，即空函数。 函数不允许嵌套定义。在一个函数内定义另一个函数是非法的。但是允许嵌套使用。 函数在没有被调用的时候是静止的，此时的形参只是一个符号，它标志着在形参出现的位置应该有一个什么类型的数据。函数在被调用时才执行，也就是在被调用时才由主调函数将实际参数（简称实参）值赋予形参。这与数学中的函数概念相似，如数学函数： 　　　　　　　　　　f(x)= x 2+x+1 这样的函数只有当自变量被赋值以后，才能计算出函数的值。

2.2 函数定义的例子

定义一个函数，返回两个数中的较大数。 int max(int x,int y) { return x>y?x:y; } 该函数返回值是整型，有两个整型的形参，用来接受实参传递的两个数据，函数体内的语句是求两个数中的较大者并将其返回主调函数。

2.3 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、有参函数和空函数。它们的定义形式都相同。 （1）无参函数 无参函数顾名思义即为没有参数传递的函数，无参函数一般不需要带回函数值，所以函数类型说明为void。 （2）有参函数 有参函数即有参数传递的函数，一般需要带回函数值。例如 int max(int x,int y)函数。 （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的函数。 例如， 函数名（） { } 空函数不完成什么工作，只占据一个位置。在大型程序设计中，空函数用于扩充函数功能。 编写一个阶乘的函数，我们给此函数取一个名字js。

int js(int n)
{
int s=1;
for (int i=1; i<=n; ++i)
s*=i;
return s;
}

在本例中，函数名叫js，只有一个int型的自变量n，函数js属int型。在本函数中，要用到两个变量i，s。在函数体中，是一个求阶乘的语句，n的阶乘的值在s中，最后由return语句将计算结果s值带回，js()函数执行结束，在主函数中js()值就是s的值。 在这里，函数的参数n是一个接口参数，说得更明确点是入口参数。如果我们调用函数：js(3)，那么在程序里所有有n的地方，n被替代成3来计算。在这里，3就被称为实参。又如：sqrt(4)，ln(5)，这里4，5叫实参。而ln(x)，sqrt(x)中的x，y叫形参。

3. 参数传递

3.1 非引用参数

普通的非引用类型的参数是通过复制对应的实参实现初始化。当用参数副本初始化形参时，函数并没有访问调用所传递的实参本身，因此不会修改实参的值。举个例子： #include 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); cout<<c<<' '<<d<<endl; return 0; } //程序输出为：1 2 在此例中，虽然在swap函数中交换了a,b两数的值，但是在main中却没有交换。因为swap函数只是交换c,d两变量副本的值。

3.2 引用参数

引用参数直接关联到其所绑定的对象，而并非这些对象的副本。定义引用时，必须用与该引用绑定对象初始化该引用。引用形参完全以相同的方式工作。每次调用函数，引用形参被创建并与相应实参关联。现在用引用参数来实现swap： #include 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); //交换变量 cout<<c<<' '<<d<<endl; return 0; } //程序输出为：2 1 在此例中,因为swap函数的参数为引用参数，所以，在函数swap中修改a,b的值相当于在主函数main中修改c,d的值。

3.3 const形参

使用const修饰参数可避免在函数执行中修改参数。 举个例子： void solve(const int &a) { a=1; } //该函数是错误的，因为a是 const形参，所以在函数体中不能被修改。 使用const修饰参数也可使函数接受常量作为引用参数。 举个例子： void fa(const int &a) { } void fb(int &a) { } int main() { fa(2); //正确，因为fa()使用了常量引用形参。 fb(2); //错误，因为fb()使用了非常量引用形参，不可以接受常量2。 }

4. 函数的声明和调用

4.1 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原型，那么该原型就只能在这个函数内部有效。 函数原型和函数定义在返回值类型、函数名和参数个数与类型必须完全一致，否则，就会发生编译错误。下面对max()函数原型声明是合法的。 int max（int x, int y）; 也可以： int max（int , int ）; 可以看到函数原型声明与函数定义时的第一行类似，只多了一个分号，成为了一个声明语句而已。

4.2 函数的调用

声明了函数原型之后，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称为实参，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，这时就必须有一个明确的返回值。

4.3 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）； 其功能是把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它所在函数的函数类型。当一个函数没有返回值时，函数中可以没有return语句（在TC++和VC++，函数类型定义为void，可以没有return语句；函数类型定义为int，必须有返回值），直接利用函数体的右花括号“}”，作为没有返回值的函数的返回。也可以有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，而只把流程转向主调函数。

5. 全程变量、局部变量及它们的作用域

在函数外部定义的变量称为外部变量或全局变量，在函数内部定义的变量称为内部变量或局部变量。

5.1 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。 下面通过例子来说明这一点。 • 例 全局变量的应用。

#include<cstdio>
#include<iostream>
using namespace std;
int x,y;           //定义全局变量x，y
int fun1(int s)
{                    //访问全局变量x，y
    x=10;
    y=x*s;
    return x+y;
}
float a,b;       //定义全局变量a，b
void fun2(int c)
{
    cout<<"x="<<x<<" y="<<y<<endl;  //访问全局变量x，y
}
int main()
{
    int m,n;
    cin>>m>>n;
    cout<<fun1(m)<<endl;
    fun2(n);
    cout<<"a="<<a<<"  b="<<b<<endl;    //访问全局变量a，b
    return 0;
}

当在键盘上输入6 9后程序的执行结果是： 70 x=10 y=60 a=0 b=0 程序中主函数先调用fun1()，实参是6，将实参值传给形参s(即s=6)，函数fun1中x值为10，y值为60，return语句将x＋y的和返回，fun1()结束。主函数输出返回值之后，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值。由于a、b在声明时未赋初值，系统的默认值为0。 使用全局变量的说明： 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。 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，使用非常方便，但副作用也不可低估。 过多地使用全局变量，会增加调试难度。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。 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程序中，需要将全局变量一起移植过去，同时还有可能出现重名问题。 全局变量在程序执行的全过程中一直占用内存单元。 全局变量在定义时若没有赋初值，其默认值为0。

5.2 局部变量

⑴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。 ⑵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，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。 ⑶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。即局部变量可以屏蔽全局变量。