Lesson 3 C++ 的自定义函数与参数

1. C++函数的定义和使用

函数是C++编程的基础构建模块之一，它可以帮助我们将复杂的程序划分为更小的、独立的部分，每个部分完成特定的任务。这样不仅使代码更加清晰和易于维护，还增强了代码的可重用性。

1.1 函数的定义语法

在C++中，函数的定义通常遵循以下结构：

C++
返回类型 函数名(参数列表) {
    // 函数体
    // 在这里编写函数执行的具体操作
    // 函数可以使用传入的参数，并且可能会返回一个值
}

返回类型（Return Type）： 这是函数返回值的类型。如果函数不需要返回任何值，就使用 void 作为返回类型。常见的返回类型有 int、float、double、char 和 string 等。
函数名（Function Name）： 函数的名称，用来在程序中调用这个函数。函数名应尽量简洁明了，并能反映函数的功能。
参数列表（Parameter List）： 这是函数接收的输入数据，多个参数用逗号分隔。如果函数不需要任何输入参数，参数列表可以为空。
函数体（Function Body）： 包含了函数执行的具体操作。这部分代码实现了函数的核心逻辑，是函数的主体。

示例：

C++
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

在上述示例中，add 函数接收两个整数作为参数，返回它们的和。

1.2 返回类型

返回类型决定了函数返回给调用者的数据类型。例如，如果编写一个函数来计算两个数字的乘积，函数的返回类型可以是 int、float 等。函数可以返回任何数据类型的值，包括自定义的类型。

如果一个函数不需要返回任何值，比如它仅用于打印信息，则返回类型为 void。

示例：

C++
// 返回一个整数
int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

// 不返回值
void printHello() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
}

1.3 函数名命名规则

函数名用于标识和调用函数。选择一个有意义的函数名可以让代码更易读和理解。以下是一些命名规则和建议：

使用有意义的名称： 函数名应能反映函数的功能。例如，calculateSum 比 func1 更具描述性。
遵循命名规范： 通常使用小写字母和驼峰式命名法（camelCase），如 getUserInput。
避免使用保留字： 不要使用C++的保留关键字作为函数名，如 int、return 等。
简洁明了： 函数名应简短明了，便于记忆和调用。

示例：

C++
// 合适的函数名
double calculateArea(double radius);

// 不推荐的函数名
double func1(double a);

2. 形式参数与实际参数

在C++中，函数可以接收外部输入，这些输入被称为参数。参数分为形式参数（形参）和实际参数（实参）。理解这两者的区别对于正确使用函数非常重要。

2.1 形式参数（Formal Parameters）

形式参数是在函数定义时声明的参数，它们作为函数的一部分，用来接收调用函数时传递的实际参数的值。形式参数在函数定义的括号内部声明，并指定它们的类型和名称。

示例：

C++
void calculateSum(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
}

在这个例子中，calculateSum 是一个函数，它接受两个形式参数 a 和 b，它们的类型都是 int。这些形式参数在函数被调用时用于接收传递给函数的实际参数的值。

2.2 实际参数（Actual Arguments）

实际参数是在调用函数时传递给函数的值或者表达式。它们是真正用来执行函数操作的数据。在函数调用时，实际参数被传递给函数的形式参数。

示例：

C++
#include <iostream>

void calculateSum(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
}

int main() {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;

    // 调用函数并传递实际参数
    calculateSum(num1, num2);

    return 0;
}

解释： - 在这个示例中，num1 和 num2 是 main 函数中的两个变量，它们作为实际参数传递给 calculateSum 函数。 - 在函数调用 calculateSum(num1, num2); 中，num1 和 num2 分别传递给 a 和 b 形式参数，进而在函数内部计算它们的和。

2.3 总结

形式参数 是在函数定义中声明的变量，它们用于接收实际参数的值。
实际参数 是在函数调用时传递给函数的值或表达式，它们被传递给形式参数，用于函数执行。

理解形式参数和实际参数的区别，有助于正确传递数据到函数，并确保函数能够正确处理输入。

3. 函数的定义和调用示例

3.1 定义一个不返回值的函数

在C++中，函数不一定需要返回值。当一个函数执行某些操作，但不需要返回任何值时，我们可以使用 void 作为返回类型。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个不返回值的函数
void printHello() {
    // 打印一条消息
    cout << "Hello, World!" << endl;
}

int main() {
    // 调用 printHello 函数
    printHello();
    return 0;
}

解释： - printHello 函数没有参数（空括号表示没有参数），返回类型是 void，表示它不返回任何值。 - 函数体里只有一行代码，用来打印 "Hello, World!"。 - 在 main 函数中，通过 printHello(); 调用这个函数，函数会执行其代码。

3.2 定义一个带参数的函数

带参数的函数能够接收外部传递的数据，以完成特定的任务。

3.2.1 带一个参数的函数

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个带有一个参数的函数
void printNumber(int num) {
    cout << "The number is: " << num << endl;
}

int main() {
    int myNumber = 10;
    // 调用 printNumber 函数并传递参数
    printNumber(myNumber);
    return 0;
}

解释： - printNumber 函数接收一个 int 类型的参数 num，然后打印这个数字。 - 在 main 函数中，通过 printNumber 调用函数，并传递变量 myNumber 作为参数。

3.2.2 带多个参数的函数

函数也可以接受多个参数，并使用这些参数来执行更复杂的操作。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个带有两个参数的函数
void printSum(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    cout << "Sum: " << sum << endl;
}

int main() {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    // 调用 printSum 函数并传递参数
    printSum(num1, num2);
    return 0;
}

解释： - printSum 函数接收两个 int 类型的参数 a 和 b，计算它们的和并打印。 - 在 main 函数中，通过 printSum 调用函数，并传递 num1 和 num2 作为参数。

3.3 带返回值的函数

在C++中，函数可以返回多种类型的值：

3.3.1 定义一个返回`int`类型的函数

在C++中，我们可以定义一个返回具体值的函数。以下示例展示了一个返回两个整数乘积的函数。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个返回两个整数乘积的函数
int multiply(int a, int b) {
    // 计算乘积并返回结果
    return a * b;
}

int main() {
    int num1 = 5;
    int num2 = 7;
    // 调用 multiply 函数并保存返回值
    int result = multiply(num1, num2);
    cout << "Multiplication Result: " << result << endl;
    return 0;
}

解释： - multiply 函数接受两个 int 类型的参数 a 和 b，返回类型是 int，表示它会返回一个整数。 - 函数体中，使用 a * b 计算乘积，并使用 return 语句将结果返回。 - 在 main 函数中，调用 multiply 函数，并将返回的结果保存在变量 result 中，最后将结果输出到屏幕上。

3.3.2 定义一个返回`string`类型的函数

我们还可以定义一个返回 string 类型的函数。以下是一个示例，展示了如何连接两个字符串并返回结果。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个连接两个字符串的函数
string concatenateStrings(string str1, string str2) {
    // 连接字符串并返回结果
    return str1 + " " + str2;
}

int main() {
    string firstName = "John";
    string lastName = "Doe";
    // 调用 concatenateStrings 函数并保存返回值
    string fullName = concatenateStrings(firstName, lastName);
    cout << "Full Name: " << fullName << endl;
    return 0;
}

解释： - concatenateStrings 函数接受两个 string 类型的参数 str1 和 str2，返回类型是 string。 - 函数体中，使用 + 运算符连接两个字符串，并在它们之间加了一个空格，然后返回连接后的字符串。 - 在 main 函数中，调用 concatenateStrings 函数，并将返回的完整姓名保存在变量 fullName 中，最后将结果输出到屏幕上。

3.3.3 返回 `float` 类型的函数

float 类型用于存储带小数点的数字。你可以定义一个返回 float 类型的函数，执行浮点数运算。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个返回两个浮点数和的函数
float addFloats(float a, float b) {
    return a + b;
}

int main() {
    float num1 = 5.5;
    float num2 = 7.3;
    // 调用 addFloats 函数并接收返回值
    float result = addFloats(num1, num2);
    cout << "Sum of floats: " << result << endl;
    return 0;
}

解释： - addFloats 函数接受两个 float 类型的参数 a 和 b，返回它们的和。 - 在 main 函数中，通过调用 addFloats 并接收返回的浮点数结果，然后打印输出。

3.3.4 返回 `bool` 类型的函数

bool 类型用于表示布尔值，即 true（真）或 false（假）。你可以编写一个函数来比较两个数字，并返回一个布尔值。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个比较两个整数大小的函数
bool isGreater(int a, int b) {
    return a > b;
}

int main() {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    // 调用 isGreater 函数并接收返回值
    bool result = isGreater(num1, num2);
    cout << "Is num1 greater than num2? " << (result ? "Yes" : "No") << endl;
    return 0;
}

解释： - isGreater 函数接受两个 int 类型的参数 a 和 b，并返回一个 bool 类型的值，表示 a 是否大于 b。 - 在 main 函数中，通过调用 isGreater 并接收返回的布尔值，然后根据结果输出 "Yes" 或 "No"。

3.3.5 返回 `char` 类型的函数

char 类型用于存储单个字符。你可以定义一个返回 char 类型的函数，处理字符数据。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个获取字符串第一个字符的函数
char getFirstChar(string str) {
    return str[0];
}

int main() {
    string name = "Alice";
    // 调用 getFirstChar 函数并接收返回值
    char firstChar = getFirstChar(name);
    cout << "The first character is: " << firstChar << endl;
    return 0;
}

解释： - getFirstChar 函数接受一个 string 类型的参数 str，并返回该字符串的第一个字符。 - 在 main 函数中，通过调用 getFirstChar 并接收返回的字符，然后打印输出。

4. 参数传递方式

在C++中，函数的参数传递方式有两种：值传递（pass-by-value）和引用传递（pass-by-reference）。理解这两种方式的区别对于编写高效和正确的代码至关重要。

4.1 值传递（Pass-by-Value）

值传递是将实际参数的值复制到函数的形参变量中。函数内部对参数的修改不会影响实际参数。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个带有值传递的函数
void increment(int a) {
    a++;
}

int main() {
    int num = 10;
    increment(num);
    cout << "After increment: " << num << endl; // 输出：10
    return 0;
}

解释： - 在这个示例中，increment 函数对参数 a 进行了自增操作，但 main 函数中的变量 num 不受影响，因为 a 是 num 的副本。

4.2 引用传递（Pass-by-Reference）

引用传递将参数的引用传递给函数。函数内部对参数的修改会直接影响实际参数。

示例：

C++
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个带有引用传递的函数
void increment(int& a) {
    a++;
}

int main() {
    int num = 10;
    increment(num);
    cout << "After increment: " << num << endl; // 输出：11
    return 0;
}

解释： - 在这个示例中，increment 函数接受一个引用参数 a，对 a 的修改会直接影响 main 函数中的变量 num。

5. 课后练习

通过练习，可以巩固对函数定义和参数传递的理解。以下是一些练习题，帮助你更好地掌握本节内容。

5.1 函数的定义

请将下列代码（Lesson2课后练习）的点单、打印客户点单内容、计算订单总价三个功能封装成独立的方法。

原始代码：

C++
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    // 定义价格常量
    const double BURGER_PRICE = 12.5;
    const double FRIES_PRICE = 6.0;
    const double COKE_PRICE = 4.5;

    // 初始化总销售额
    double totalSales = 0.0;

    // 开始循环，直到顾客选择退出
    while (true) {
        // 初始化点单数量
        int option = 0;
        int burgers = 0;
        int fries = 0;
        int cokes = 0;

        // 获取用户点单
        cout << "\n请点单（输入-1退出，其他整数进入点单）：";
        cin >> option;

        // 如果输入为-1，则退出循环
        if (option == -1) {
            break;
        }

        cout << "请输入汉堡的数量：";
        cin >> burgers;

        cout << "请输入薯条的数量：";
        cin >> fries;

        cout << "请输入可乐的数量：";
        cin >> cokes;

        // 打印客户点单内容
        cout << "\n客户点单内容：" << endl;
        if (burgers > 0) {
            cout << "汉堡 x " << burgers << endl;
        }
        if (fries > 0) {
            cout << "薯条 x " << fries << endl;
        }
        if (cokes > 0) {
            cout << "可乐 x " << cokes << endl;
        }

        // 计算本次点单的总价
        double orderTotal = burgers * BURGER_PRICE + fries * FRIES_PRICE + cokes * COKE_PRICE;
        // 累加到总销售额
        totalSales += orderTotal;

        // 打印本次点单的总价
        cout << "\n本次点单总价：" << orderTotal << " 元" << endl;
    }

    // 打印所有顾客的总销售额
    cout << "\n所有顾客的总销售额：" << totalSales << " 元" << endl;

    return 0;
}

参考答案：

C++
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 定义价格常量
const double BURGER_PRICE = 12.5;
const double FRIES_PRICE = 6.0;
const double COKE_PRICE = 4.5;

// 获取用户的点单选项
int getUserOption() {
    int option;
    cout << "\n请点单（输入-1退出，其他整数进入点单）：";
    cin >> option;
    return option;
}

// 获取特定商品的数量
int getQuantity(const string& itemName) {
    int quantity;
    cout << "请输入" << itemName << "的数量：";
    cin >> quantity;
    return quantity;
}

// 打印客户点单内容
void printOrderDetails(int burgers, int fries, int cokes) {
    cout << "\n客户点单内容：" << endl;
    if (burgers > 0) {
        cout << "汉堡 x " << burgers << endl;
    }
    if (fries > 0) {
        cout << "薯条 x " << fries << endl;
    }
    if (cokes > 0) {
        cout << "可乐 x " << cokes << endl;
    }
}

// 计算订单总价
double calculateOrderTotal(int burgers, int fries, int cokes) {
    return burgers * BURGER_PRICE + fries * FRIES_PRICE + cokes * COKE_PRICE;
}

int main() {
    double totalSales = 0.0;

    while (true) {
        int option = getUserOption();

        if (option == -1) {
            break;
        }

        int burgers = getQuantity("汉堡");
        int fries = getQuantity("薯条");
        int cokes = getQuantity("可乐");

        printOrderDetails(burgers, fries, cokes);
        double orderTotal = calculateOrderTotal(burgers, fries, cokes);
        totalSales += orderTotal;

        cout << "\n本次点单总价：" << orderTotal << " 元" << endl;
    }

    cout << "\n所有顾客的总销售额：" << totalSales << " 元" << endl;

    return 0;
}

说明：

getUserOption 函数： 负责获取用户的点单选项。
getQuantity 函数： 负责获取特定商品的数量，参数为商品名称。
printOrderDetails 函数： 负责打印客户的点单内容，参数为各商品的数量。
calculateOrderTotal 函数： 负责计算订单的总价，参数为各商品的数量，返回订单总价。
main 函数： 负责控制程序的流程，调用上述函数实现点单、计算和打印功能。

通过将不同的功能封装成独立的函数，代码结构更加清晰，便于维护和扩展。

5.2 形式参数与实际参数判断题

题目： 观察以下代码，判断参数 x 和 y 是实际参数还是形式参数，它们是否会被修改，modifyValues 方法是否会对它们产生影响。选择正确的答案并解释原因。

C++
#include <iostream>
using namespace std;

void modifyValues(int a, int b) {
    a = a * 2;
    b = b + 3;
}

int main() {
    int x = 5;
    int y = 10;
    modifyValues(x, y);
    cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
    return 0;
}

A. 正确，x 和 y 的值会被修改

B. 错误，x 和 y 的值不会被修改

答案： B. 错误

理由： 在 C++ 中，函数参数是按值传递的。当 modifyValues 函数被调用时，a 和 b 是 x 和 y 的副本，对它们的修改不会影响到原始的 x 和 y。因此，x 和 y 的值不会被修改，输出仍然是 x = 5, y = 10。

Lesson 3 C++ 的自定义函数与参数

目录

1. C++函数的定义和使用

1.1 函数的定义语法

1.2 返回类型

1.3 函数名命名规则

2. 形式参数与实际参数

2.1 形式参数（Formal Parameters）

2.2 实际参数（Actual Arguments）

2.3 总结

3. 函数的定义和调用示例

3.1 定义一个不返回值的函数

3.2 定义一个带参数的函数

3.2.1 带一个参数的函数

3.2.2 带多个参数的函数

3.3 带返回值的函数

3.3.1 定义一个返回int类型的函数

3.3.2 定义一个返回string类型的函数

3.3.3 返回 float 类型的函数

3.3.4 返回 bool 类型的函数

3.3.5 返回 char 类型的函数

4. 参数传递方式

4.1 值传递（Pass-by-Value）

4.2 引用传递（Pass-by-Reference）

5. 课后练习

5.1 函数的定义

5.2 形式参数与实际参数判断题

3.3.1 定义一个返回`int`类型的函数

3.3.2 定义一个返回`string`类型的函数

3.3.3 返回 `float` 类型的函数

3.3.4 返回 `bool` 类型的函数

3.3.5 返回 `char` 类型的函数