第02章-C++語言基礎(二)函數(shù)

1、概述C++語言對C語言函數(shù)功能擴充和增強的幾點具體體現(xiàn)更加嚴格的函數(shù)原型說明使用引用作函數(shù)參數(shù)函數(shù)缺省參數(shù)增加了函數(shù)重載機制（Overloading）增加了內(nèi)聯(lián)函數(shù)（InlineFunction）函數(shù)功能擴充和增強在C中，每個函數(shù)都有返回型。如果一個函數(shù)返回型缺省，那么，該函數(shù)的返回類型為整型。在C++中某些函數(shù)是不能有返回類型的，所以，C++語言中，只有在沒有返回類型的函數(shù)前面，才沒有類型。2、函數(shù)功能擴充和增強C語言對函數(shù)說明采用了簡化說明的方式。例如，有字符型和雙精度類型兩個參數(shù)、返回整型值的函數(shù)f，其原型為：

intf(char,double);在C語言中聲明該函數(shù)時，允許將這個原型簡化寫成"f()；"。在函數(shù)聲明中，參數(shù)名可有可無，并且可以和函數(shù)定義中的參數(shù)名不一致。這種簡化是許多C語言程序錯誤的根源。(1)更加嚴格的函數(shù)原型說明2、函數(shù)功能擴充和增強C++語言摒棄了C語言函數(shù)原型簡化說明的方式。要求編程者為函數(shù)聲明提供完整的原型說明，包括全部參數(shù)的類型和返回值得說明。對于上面的例子，C++函數(shù)聲明如下：intf(char,double);優(yōu)點：減少錯誤，提高編譯效率。(1)更加嚴格的函數(shù)原型說明2、函數(shù)功能擴充和增強復數(shù)的加法是常用的操作,我們將這個功能編寫成一個函數(shù)，命名為Add。該函數(shù)的定義如下:structCOMPLEX{doublerpart,ipart;};COMPLEXAdd(COMPLEXx,COMPLEXy){ COMPLEXz; z.rpart=x.rpart+y.rpart; z.ipart=x.ipart+y.ipart; returnz;}有了函數(shù)的定義,需要時就可以通過下面這樣來調(diào)用來實現(xiàn)復數(shù)的加法：c=Add(a,b);(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)調(diào)用時,復數(shù)a的具體值將傳遞給x(即a復制到x),復數(shù)b的具體值將傳遞給y(即b復制到y(tǒng)),進入函數(shù)后,x和y里裝的的內(nèi)容分別與a和b的值相同,計算完成以后,計算結果在z中,函數(shù)通過return語句把它復制到一個臨時的區(qū)域中,函數(shù)執(zhí)行完畢,三個局部變量x,y和z全部銷毀。這個臨時區(qū)域中的數(shù)據(jù)(即函數(shù)值)賦給變量c。值得注意的是:x,y,z雖然都是局部變量,但他們的區(qū)別在于:z是一般的局部變量，而x和y是特殊的局部變量——函數(shù)的形式參數(shù)。所以進入函數(shù)時，z的初值是不確定的(通常稱為亂碼)，而x和y的卻已經(jīng)自動裝入了用戶調(diào)用時給出的實際值，它們分別是a和b的值。2、函數(shù)功能擴充和增強復數(shù)的加、減、乘、除,以及設置、輸入、輸出都是常用的操作,編寫六個函數(shù)來完成這些功能。這樣,用戶使用復數(shù)時,可直接調(diào)用有關的函數(shù)即可,非常方便。例如復數(shù)的輸出函數(shù):voidOutput(COMPLEXx){cout<<"("<<x.rpart<<","<<x.ipart<<")\n";}類似地,可以寫出復數(shù)的輸入函數(shù):voidInput(COMPLEXx){cin>>x.rpart>>x.ipart;}這個函數(shù)雖然能以通過編譯,但它卻不能達到預期的目的,是錯誤的。(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強例如當用戶調(diào)用它時寫下:Input(a);它會怎樣工作呢?它首先把a的內(nèi)容復制給x,然后從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)裝入x的實部和虛部,等函數(shù)執(zhí)行完畢,x被銷毀,而a仍然是原來的內(nèi)容,沒有任何變化。在C語言里要解決這個問題,只能使用指針,通過間接操作修改變量的值來完成該功能。(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強下面是用指針編寫的函數(shù):voidInput(COMPLEX*p){cin>>p->rpart>>p->ipart;}

這程序就正確,但調(diào)用時得寫成下面的樣子:Input(&a);即將變量a的地址傳遞給指針p,進入函數(shù)后,把輸入的數(shù)據(jù)裝進指針p所指示的變量的實部和虛部,等函數(shù)執(zhí)行完畢,指針p銷毀,但結果已經(jīng)存入了變量a中。雖然這程序是正確的,但使用時要使用取地址的運算符“&”。(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強C++對C進行了改進,提供了一種被稱為“引用”的隱式指針,但在邏輯上可以將其理解為代名詞。下面是用引用編寫的函數(shù):voidInput(COMPLEX&x){cin>>x.rpart>>x.ipart;}

調(diào)用時不必寫取地址的運算符,而是簡單地寫為:Input(a);這里傳遞的不是a的值,而是a的引用(實質(zhì)就是地址),因此x是對a的引用,函數(shù)中所有的x都代表a,對x的操作其實都是對a進行的。所以,輸入的數(shù)據(jù)裝入了變量a的實部和虛部。函數(shù)執(zhí)行完畢,引用變量x銷毀,但結果已經(jīng)存入變量a。(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強在函數(shù)的形式參數(shù)中使用引用,可以對實在參數(shù)進行修改,利用這種方法可以把信息反饋給調(diào)用者:Input(a);//調(diào)用Input函數(shù)時,形參x是對a的引用,對x的操作都是對a進行的,從鍵盤輸入的信息被裝入aInput(b);//調(diào)用Input函數(shù)時,形參y是對b的引用,對y的操作都是對b進行的,從鍵盤輸入的信息被裝入b通過兩次調(diào)用輸入函數(shù),分別對a和b進行操作,從鍵盤上輸入的兩個復數(shù)分別被裝入了a和b。引用除可以傳回信息外,它的另一個作用是提高程序的效率。以上面的輸出函數(shù)為例:voidOutput(COMPLEXx){cout<<"("<<x.rpart<<","<<x.ipart<<")\n";}(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強如果寫下Output(c),調(diào)用時先把c的內(nèi)容(一共16字節(jié))復制到x中,然后輸出x的內(nèi)容。函數(shù)執(zhí)行完畢,銷毀局部變量x。換句話說,我們不是輸出變量c的內(nèi)容,而是輸出c的復制品x的內(nèi)容。如果我們直接輸出變量c的內(nèi)容,那么速度可以加快,方法就是使用引用:voidOutput(COMPLEX&x){cout<<"("<<x.rpart<<","<<x.ipart<<")\n";}如果寫下Output(c),調(diào)用時傳遞的不是c的值,而是c的引用(2或4字節(jié)的地址),x是對c的引用,輸出的是c的內(nèi)容。這樣做,效率當然提高了。(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強然而這樣做,效率雖然提高了,但危險性也增大了。如果程序員不小心,在Output函數(shù)錯誤地對x進行了修改,那將是對c進行的修改。為了保證c的內(nèi)容不被修改,可將x定義為常量的引用:voidOutput(constCOMPLEX&x){cout<<"("<<x.rpart<<","<<x.ipart<<")\n";}

這樣,當你在輸出函數(shù)Output中寫下修改x值的代碼時,編譯器會認為你在試圖修改一個常量,報告編譯錯誤。(2)使用引用作函數(shù)參數(shù)C++使用引用作函數(shù)參數(shù)既提高了程序效率，又確保了程序的安全性，同時還方便易用。2、函數(shù)功能擴充和增強C++中允許函數(shù)有缺省參數(shù)。所謂缺省，是指函數(shù)調(diào)用時可以不給出實際的參數(shù)值。下面是一個有缺省參數(shù)的函數(shù)定義的實例：例1-5：intf(inta,intb=1){returna*b;}此后，函數(shù)調(diào)用f(3,1)和f(3)將返回同樣的結果。(3)函數(shù)缺省參數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強1.一旦為函數(shù)的某個參數(shù)指定了缺省值，則必須為后續(xù)參數(shù)也定義缺省值，從右到左定義缺省參數(shù)。

voidshowmessage(char*text,intlength=1,intcolor);//錯!color也應定義缺省值。2.調(diào)用函數(shù)時，如果略去一個參數(shù)傳遞，則略去后續(xù)所有參數(shù)傳遞，調(diào)用時將參數(shù)從左至右，逐一傳遞給行參。showmessage("hello");showmessage("hello",5);showmessage("hello",5,8);showmessage(“hello”,,8);//錯!(3)函數(shù)缺省參數(shù)要求2、函數(shù)功能擴充和增強#include<iostream.h>intmax(int);voidmain(){cout<<max(100)<<endl;}intmax(intx,inty=200){if(x>y){returnx;}else{returny;}}(3)函數(shù)缺省參數(shù)該程序有錯，要如何改？誤區(qū)2、函數(shù)功能擴充和增強方法一：把函數(shù)體移到main()的前面

(3)函數(shù)缺省參數(shù)

如果函數(shù)已經(jīng)帶有缺省參數(shù)的函數(shù)原型聲明，則在該函數(shù)的定義中不允許出現(xiàn)缺省值。intmax(intx,inty=200);{ ...}voidmain(){ ...}方法二：缺省參數(shù)是放在聲明里的，不放在定義里intmax(intx,inty=200);voidmain(){ ...}intmax(intx,inty){ ...}2、函數(shù)功能擴充和增強思考題：改成這樣行不行？

intmax(intx,inty=200); voidmain() { ... } intmax(intx,inty=200) { ... }(3)函數(shù)缺省參數(shù)C++不行！編譯錯誤：“C2572:重定義默認參數(shù)”2、函數(shù)功能擴充和增強重載是程序語言領域的重要概念。常規(guī)語言中最典型的例子是"+、－、×、/"等各種算術運算符的重載，這些符號可以同時用來表示多種類型數(shù)據(jù)之間的運算，這種對一個名字或一個符號賦予多重意義的情況就叫重載。C++語言增加了C語言所沒有的函數(shù)重載機制。(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強函數(shù)重載（overloading）是指一個函數(shù)可以和同一作用域中的其他函數(shù)具有相同的名字，即同一個函數(shù)名可以對應著多個不同的函數(shù)實現(xiàn)。C++中允許兩個或多個函數(shù)共用同一個函數(shù)名，但這些函數(shù)各自擁有可用于區(qū)分和唯一識別它們的參數(shù)表。它們之間有的是通過參數(shù)表中某個參數(shù)的類型不同來區(qū)別，有的是通過參數(shù)個數(shù)的不同加以區(qū)別。這樣做的優(yōu)點一是便于今后對函數(shù)功能的擴充，二是使程序更加簡潔明了，方便自然。(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強用C語言編程時，有時候會發(fā)現(xiàn)有幾個不同名的函數(shù)，實現(xiàn)的是同一類操作。例如要求從3個數(shù)中找出其中最大者，而這三個數(shù)的類型事先不確定，可以是整數(shù)、實數(shù)或長整數(shù)。程序設計者必須分別設計出3個函數(shù)，其原型為：intmax1(inta,intb,intc);//求三個整數(shù)中的最大者floatmax2(floata,floatb,floatc);//求三個實數(shù)中的最大者

longmax3(longa,longb,longc);//求三個長整數(shù)中的最大者

C語言規(guī)定在同意作用域（如同一文件模塊中）中不能有同名的函數(shù)，因此3個函數(shù)的名字不相同。(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強C++允許在同一作用域中用同一函數(shù)名定義多個函數(shù)，這些函數(shù)的參數(shù)個數(shù)和參數(shù)類型不同。這就是函數(shù)的重載，即一個函數(shù)名多用。參數(shù)類型上不同的重載函數(shù)對于上面的問題可以編寫如下的C++程序。（已經(jīng)在VC6上調(diào)試通過）#include<iostream.h>intmax(inta,intb,intc){if(b>a)a=b;if(c>a)a=c;returna;}(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強floatmax(floata,floatb,floatc){if(b>a)a=b;if(c>a)a=c;returna;}longmax(longa,longb,longc){if(b>a)a=b;if(c>a)a=c;returna;}(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強voidmain(){inta,b,c;floatd,e,f;longg,h,i;cin>>a>>b>>c;cin>>d>>e>>f;cin>>g>>h>>i;intm;m=max(a,b,c);cout<<"max_i="<<m<<endl;floatn;n=max(d,e,f);cout<<"max_f="<<n<<endl;longintp;p=max(g,h,i);cout<<"max_l="<<p<<endl;}(4)增加了函數(shù)重載機制main函數(shù)三次調(diào)用max函數(shù)，每次實參的類型不同。系統(tǒng)會根據(jù)實參的類型找到與之匹配的函數(shù)，然后調(diào)用該函數(shù)。

2、函數(shù)功能擴充和增強參數(shù)個數(shù)上不同的重載函數(shù)例如：intmax(inta,intb,intc)intmax(inta,intb)兩次調(diào)用max函數(shù)的參數(shù)個數(shù)不同，系統(tǒng)會根據(jù)參數(shù)的個數(shù)找到與之匹配的函數(shù)并調(diào)用它。(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強函數(shù)重載要求編譯器能夠唯一地確定調(diào)用一個函數(shù)時應執(zhí)行哪個函數(shù)代碼，即采用哪個函數(shù)實現(xiàn)。確定函數(shù)實現(xiàn)時，要求從函數(shù)參數(shù)的個數(shù)和類型上來區(qū)分。也就是說，進行函數(shù)重載時，要求同名函數(shù)在參數(shù)個數(shù)上不同，或者參數(shù)類型上不同。否則，將無法實現(xiàn)重載。注意：不要同時使用重載函數(shù)和缺省參數(shù)的函數(shù)，因為當調(diào)用函數(shù)時少寫一個參數(shù)，系統(tǒng)無法判定是利用重載函數(shù)還是利用缺省參數(shù)的函數(shù)，會發(fā)生錯誤。(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強使用函數(shù)重載主要是為了處理一組完成相同或相似功能的任務，但處理的數(shù)據(jù)個數(shù)或類型不同，這樣，編程時可以不必費力的給它們起名和記憶。如果兩個函數(shù)參數(shù)個數(shù)和類型完全相同，僅僅是返回值不同，它們不是重載的函數(shù)。程序中出現(xiàn)這樣兩個函數(shù)，編譯時將出錯。函數(shù)重載可以使某些具有相似功能的函數(shù)聚集起來共同使用一個通常具有特定語義的函數(shù)名，但是當聚集起來的函數(shù)并不執(zhí)行相似的操作時，就不應采用函數(shù)重載。(4)增加了函數(shù)重載機制2、函數(shù)功能擴充和增強引入內(nèi)聯(lián)函數(shù)的目的是為了解決程序中函數(shù)調(diào)用的效率問題。程序執(zhí)行過程中，每調(diào)用一次函數(shù)，就要在調(diào)用與返回過程中付出一定的時間與空間代價用于處理現(xiàn)場。當函數(shù)較小又反復使用時，處理現(xiàn)場的開銷比重會急劇增大。若把函數(shù)體嵌入函數(shù)調(diào)用處，便可以大大提高運行速度，節(jié)省開銷。內(nèi)聯(lián)函數(shù)就可以自動實現(xiàn)這一功能。(5)增加了內(nèi)聯(lián)函數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強使用C++中新的關鍵字inline說明的函數(shù)稱為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。編譯器在遇到對內(nèi)聯(lián)函數(shù)調(diào)用時，將盡可能的用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體替換函數(shù)調(diào)用的表達式。因此會增加目標程序代碼量，它是以目標代碼的增加為代價來換取時間的節(jié)省。使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以加快程序執(zhí)行的速度。(5)增加了內(nèi)聯(lián)函數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強例：編程求1~10中各個數(shù)的平方。#include<iostream.h>inlineintpower_int(intx){return(x)*(x);}voidmain(){inti;for(i=1;i<=10;i++){intp=power_int(i);cout<<i<<"*"<<i<<"="<<p<<endl;}}(5)增加了內(nèi)聯(lián)函數(shù)2、函數(shù)功能擴充和增強在使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)時，應注意如下幾點：在內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)不允許用循環(huán)語句和開關語句。內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義必須出現(xiàn)在內(nèi)聯(lián)函數(shù)第一次被調(diào)用之前。后面講到的類結構中所有在類說明內(nèi)部定義的函數(shù)都是內(nèi)聯(lián)函數(shù)。(5)增加了內(nèi)聯(lián)函數(shù)注意2.4內(nèi)聯(lián)函數(shù)C程序員用預處理的宏調(diào)來完成簡單函數(shù)的調(diào)用。比如：#definecircle(r)2.0*3.14*r但宏很受制。例#defineabs(v)((v)<0?–(v):(v))當調(diào)用為abs(++a)時，將不能正常工作！因為在程序中每次遇到宏替換名時，就用所定義的字符串去替換它，那么替換的結果將是：((++a)<0?–(++a):(++a))得到的是a+2的絕對值，這產(chǎn)生不期望的結果。在函數(shù)原型前冠以“inline”表示一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)。例如：inlinevoidfunction(inta,intb);編譯時，在調(diào)用function的地方用函數(shù)體替換，能夠加快代碼執(zhí)行，減少調(diào)用開銷。使用C++語言，可以上宏定義改寫為內(nèi)聯(lián)函數(shù)：inlinelongabs(longnum){ return(num<0?-num:num);}注意：內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)不允許有循環(huán)語句和開關語句。如果內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)有這些語句，按普通函數(shù)處理。聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體一般不宜過長，以1-5行為宜。2.6函數(shù)原形函數(shù)原型的三個特殊的任務：確定函數(shù)返回值，使編譯程序能產(chǎn)生的函數(shù)返回數(shù)據(jù)類型的正確代碼。確定了函數(shù)使用的參數(shù)的類型，個數(shù)和順序。函數(shù)名代表該函數(shù)的函數(shù)體以及函數(shù)完成的功能。函數(shù)的定義格式為函數(shù)原型{函數(shù)體

}函數(shù)原型一般的語法形式為：返回類型函數(shù)名（參量表）如果一個函數(shù)先使用，而后定義的話，則需要對該函數(shù)進行聲明。函數(shù)聲明的格式為函數(shù)原型；如：intfunc(inta,intb);voiddraw(floatx,floaty);函數(shù)聲明中的參數(shù)名字可以省略。上述聲明可以寫為

intfunc(int,int);C++語言需要所有函數(shù)都有原型，沒有原型，則無法編譯C++程序。函數(shù)原型使得C++語言能夠提供更強的類型檢查，它允許編譯程序?qū)ο铝星闆r給出錯誤信息：(1)被調(diào)用函數(shù)的參數(shù)類型定義和類型轉(zhuǎn)換非法。(2)函數(shù)的參數(shù)個數(shù)不相符。(3)函數(shù)不能返回預定的數(shù)據(jù)類型。由于所有C++函數(shù)都有函數(shù)原型，使得C++語言容易表達重載一個函數(shù)名的概念，亦即它能區(qū)分多個函數(shù)，它們具有相同的名字但有不同的參數(shù)。C++語言允許進行函數(shù)重載：多個函數(shù)具有相同的函數(shù)名，但有不同的參數(shù)表和各自的函數(shù)體。只要編譯能區(qū)分參數(shù)表，就可以重載一個函數(shù)名。例如：doubleabs(doublenum){return((num<0)?-num:num);}longabs(longnum){return((num<0)?–num:num);}這樣，就有了函數(shù)的重載，兩個函數(shù)，它們具有相同的函數(shù)名abs,但有不同的參數(shù)類型（long和double)。還可以再定義：floatabs(floatnum){return((num<0)?–num:num);}

只要編譯能區(qū)分參數(shù)變元的類型，就可以重載一個函數(shù)名。2.7缺省參數(shù)C語言中定義函數(shù)實形參使不允許被賦值的。如：intfun(intx,inty,intz);C++語言有缺省參數(shù)的概念，它是另外一種形式的重載。

voidfun(intnum=0){…}num稱為缺省參數(shù)，0稱為缺省值。調(diào)用函數(shù)fun時，num對應的實參可以有，也可以沒有?？梢哉{(diào)用兩種方式調(diào)用函數(shù)fun:fun(10);//傳遞顯示的值，則num的初始值為10fun();//無對應的實參，則num的初始值為0一個函數(shù)含有的參數(shù)常常比它最常用的方法所需的參數(shù)還多。例如：voidxyout(char*str,intx=-1,inty=-1){if(x==-1)x=wherex();if(y==-1)y=wherey();gotoxy(x,y);cout<<str;}

其中，wherex()和wherey()函數(shù)分別返回當前光標的x和y坐標。gotoxy()函數(shù)將光標移到所說明的x,y的位置。需說明的是，所有取缺省值的參數(shù)都必須出現(xiàn)在不取缺省值的參數(shù)的右邊。亦即，一旦開始定義取缺省值的參數(shù)，就不可以再說明非缺省的參數(shù)。例如：對于函數(shù)voidfun(intx=10,inty);

則函數(shù)調(diào)用fun(a,b);//正確fun(a);//錯誤，因為a位置上對應x，而y不是缺省參數(shù)，必須有對應的實參又如voidf(inti,intj=10,intk);是錯誤的，在取缺省參數(shù)intj=10后，不應再說明非缺省參數(shù)intk。改為

voidf(inti,intk,intj=10);就正確了。一個函數(shù)可以有多個缺省參數(shù)，需要注意各個參數(shù)的對應關系。

例2-8缺省參數(shù)的例子輸出結果：123102310203102030

voidfun(inta=1,intb=2,intc=3){cout<<a<<‘’<<b<<‘’<<c<<‘\n’;}voidmain(){fun();fun(10);fun(10,20);//缺省C對應的參數(shù)，沒有辦法只缺省a或b對應的參數(shù)

fun(10,20,30);}

在使用具有缺省參數(shù)的函數(shù)時，若該函數(shù)名還被重載，要謹防二義性。例如：voidfunc(intx=1){…}voidfunc(){…}則函數(shù)調(diào)用func();就不知是調(diào)用那個函數(shù)了。2.14函數(shù)體內(nèi)定義變量的位置C++語言中，為避免錯用變量，通常將變量的使用限制在最小的作用域中，因此，可以在函數(shù)體內(nèi)任何位置定義變量。一般，將局部變量推遲到使用時才定義（同時給出初始值），甚至在條件中定義定義一個定義一個變量。如：

if(doubled=prim(number)){….}else{…….}練習

輸出為：a=5,b=3,c=1解釋為什么？#