7. 函数基础——编程世界的“模块化拼图”
7.1 为什么需要函数
在生活中，我们做事情常常会把大任务拆分成一个个小任务，这样更容易完成。在编程里也是如此，当程序变得越来越复杂时，如果把所有代码都写在 main 函数里，代码会变得很长、很难理解和维护。函数就像是一个个小的“代码模块”，我们可以把完成特定功能的代码封装在函数里，这样代码的结构会更清晰，也方便重复使用。
比如，在一个游戏程序里，可能需要多次计算玩家的得分，我们就可以把计算得分的代码封装成一个函数，每次需要计算得分时，直接调用这个函数就可以了。
7.2 函数的定义和调用
函数的定义 函数的定义一般包括函数名、参数列表、返回值类型和函数体。基本格式如下：
返回值类型 函数名(参数列表) {
// 函数体，实现具体功能的代码
return 返回值; // 如果有返回值的话
}
- 返回值类型：指定函数返回的数据类型，比如
int、double、void等。如果函数不返回任何值，返回值类型用void表示。 - 函数名：给函数起的名字，要遵循变量命名规则，最好能体现函数的功能。
- 参数列表：可以有零个或多个参数，多个参数之间用逗号分隔。参数就像是函数的“输入”，可以把数据传递给函数。
- 函数体：实现函数具体功能的代码块。
- 返回值：如果函数有返回值，使用
return语句将结果返回。
示例代码：定义一个函数来计算两个整数的和
#include <iostream>
using namespace std;
// 定义一个函数，计算两个整数的和
int add(int a, int b) {
int sum = a + b;
return sum;
}
int main() {
int num1 = 3, num2 = 5;
// 调用函数
int result = add(num1, num2);
cout << "两数之和为: " << result << endl;
return 0;
}
在这个程序中，定义了一个名为 add 的函数，它接受两个 int 类型的参数 a 和 b，函数体里计算它们的和并将结果返回。在 main 函数里调用 add 函数，并将返回值存储在 result 变量中，最后输出结果。
7.3 无参数和无返回值的函数
有些函数不需要参数，也不需要返回值，它们只是完成一些特定的操作。
示例代码：定义一个函数来输出欢迎信息
#include <iostream>
using namespace std;
// 定义一个无参数、无返回值的函数
void welcome() {
cout << "欢迎来到编程世界！" << endl;
}
int main() {
// 调用函数
welcome();
return 0;
}
在这个程序中，welcome 函数没有参数，返回值类型是 void，表示不返回任何值。函数体里只是输出一条欢迎信息。在 main 函数里直接调用 welcome 函数即可。
7.4 函数的参数传递
函数的参数传递有两种方式：值传递和引用传递。
值传递 值传递是指在调用函数时，将实参的值复制一份传递给形参。在函数内部对形参的修改不会影响到实参。
示例代码：
#include <iostream>
using namespace std;
// 定义一个函数，交换两个整数的值（值传递）
void swap(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main() {
int num1 = 3, num2 = 5;
cout << "交换前: num1 = " << num1 << ", num2 = " << num2 << endl;
swap(num1, num2);
cout << "交换后: num1 = " << num1 << ", num2 = " << num2 << endl;
return 0;
}
在这个程序中，swap 函数使用值传递，在函数内部交换了 a 和 b 的值，但这并不会影响到 main 函数里的 num1 和 num2 的值。
引用传递 引用传递是指在调用函数时，将实参的引用（相当于实参的别名）传递给形参。在函数内部对形参的修改会直接影响到实参。
示例代码：
#include <iostream>
using namespace std;
// 定义一个函数，交换两个整数的值（引用传递）
void swap(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main() {
int num1 = 3, num2 = 5;
cout << "交换前: num1 = " << num1 << ", num2 = " << num2 << endl;
swap(num1, num2);
cout << "交换后: num1 = " << num1 << ", num2 = " << num2 << endl;
return 0;
}
在这个程序中，swap 函数使用引用传递，在函数内部交换了 a 和 b 的值，由于 a 和 b 是 num1 和 num2 的引用，所以 num1 和 num2 的值也会被交换。
7.5 函数的声明和定义分离
在大型程序中，为了提高代码的可读性和可维护性，通常会把函数的声明和定义分离。函数声明只需要指定函数名、参数列表和返回值类型，而函数定义则包含具体的函数体。
示例代码：
#include <iostream>
using namespace std;
// 函数声明
int multiply(int a, int b);
int main() {
int num1 = 4, num2 = 6;
int result = multiply(num1, num2);
cout << "两数之积为: " << result << endl;
return 0;
}
// 函数定义
int multiply(int a, int b) {
return a * b;
}
在这个程序中，先在 main 函数之前进行了 multiply 函数的声明，然后在 main 函数里调用该函数，最后在 main 函数之后进行了函数的定义。
7.6 课后小练习
- 编写一个函数，计算一个整数的阶乘，并在
main函数里调用该函数。 - 编写一个函数，判断一个整数是否为素数（质数），并在
main函数里调用该函数进行测试。
通过这部分的学习，你已经掌握了函数的基础知识，函数可以让你的代码更加模块化、可复用，为编写更复杂的程序打下了坚实的基础。