2.1 — 函数简介

在上一章中，我们将函数定义为按顺序执行的语句集合。虽然这确实没错，但这个定义并没有提供太多关于函数为何有用的见解。让我们更新一下定义：函数是旨在完成特定任务的可重用语句序列。

你已经知道每个可执行程序都必须有一个名为 main() 的函数（程序运行时从此处开始执行）。然而，随着程序变得越来越长，将所有代码都放在 main() 函数中变得越来越难以管理。函数为我们提供了一种将程序分成更小、更模块化的块的方法，这些块更容易组织、测试和使用。大多数程序都使用许多函数。C++ 标准库提供了大量已编写好的函数供你使用——然而，自己编写函数也同样常见。你自己编写的函数称为用户定义函数。

考虑一个现实生活中可能出现的情况：你在看书时，突然想起需要打个电话。你把书签夹在书里，打完电话后，回到你做标记的地方，从上次中断的地方继续看书。

C++ 程序可以以同样的方式工作（并借用一些相同的术语）。程序会在一个函数中顺序执行语句，当它遇到函数调用时。函数调用告诉 CPU 中断当前函数并执行另一个函数。CPU 实质上在当前执行点“放置一个书签”，执行函数调用中指定的函数，然后返回到它标记的点并恢复执行。

用户定义函数的示例

首先，让我们从定义用户定义函数的最基本语法开始。在接下来的几课中，所有用户定义函数都将采用以下形式：

returnType functionName() // This is the function header (tells the compiler about the existence of the function)
{
    // This is the function body (tells the compiler what the function does)
}

第一行非正式地称为函数头，它告诉编译器函数的存在、函数的名称以及我们将在未来课程中介绍的一些其他信息（例如返回类型）。

• 在本课中，我们将使用 int 作为 returnType（对于函数 main()）或 void（否则）。现在，不要担心这些，因为我们将在下一课中更多地讨论返回类型和返回值（2.2 -- 函数返回值（返回值的函数））。
• 就像变量有名称一样，用户定义函数也有名称。functionName 是你的用户定义函数的名称（标识符）。
• 标识符后面的括号告诉编译器我们正在定义一个函数。

花括号和中间的语句称为函数体。这是确定函数功能所用的语句所在的位置。

要调用函数，我们使用函数名称，后跟一对括号（例如 functionName() 调用名为 functionName 的函数）。通常，括号紧邻函数名称放置（它们之间没有空格）。

目前，函数必须在调用之前定义。我们将在 2.7 -- 前向声明和定义 课中讨论解决此问题的方法。

这是一个演示用户定义函数被定义和调用的示例程序：

#include <iostream> // for std::cout

// Definition of user-defined function doPrint()
// doPrint() is the called function in this example
void doPrint()
{
    std::cout << "In doPrint()\n";
}

// Definition of user-defined function main()
int main()
{
    std::cout << "Starting main()\n";
    doPrint();                        // Interrupt main() by making a function call to doPrint().  main() is the caller.
    std::cout << "Ending main()\n";   // This statement is executed after doPrint() ends

    return 0;
}

此程序生成以下输出：

Starting main()
In doPrint()
Ending main()

此程序从函数 main() 的顶部开始执行，执行的第一行是打印 Starting main()。

main() 中的第二行是对函数 doPrint() 的函数调用。我们通过后面的括号知道这是一个函数调用。

由于进行了函数调用，main() 中语句的执行被挂起，执行跳转到被调用函数 doPrint() 的顶部。doPrint() 中的第一行（也是唯一一行）打印 In doPrint()。当 doPrint() 终止时，执行返回到调用者（main()）并从函数调用之后的点继续。因此，main() 中执行的下一条语句打印 Ending main()。

多次调用函数

函数的一个有用之处在于它们可以被多次调用。这是一个演示此功能的程序：

#include <iostream> // for std::cout

void doPrint()
{
    std::cout << "In doPrint()\n";
}

// Definition of function main()
int main()
{
    std::cout << "Starting main()\n";
    doPrint(); // doPrint() called for the first time
    doPrint(); // doPrint() called for the second time
    std::cout << "Ending main()\n";

    return 0;
}

此程序生成以下输出：

Starting main()
In doPrint()
In doPrint()
Ending main()

由于 doPrint() 被 main() 调用了两次，所以 doPrint() 执行了两次，并且 In doPrint() 被打印了两次（每次调用一次）。

函数可以调用调用其他函数的函数

你已经看到函数 main() 可以调用其他函数（例如上面示例中的函数 doPrint()）。被 main() 调用的函数也可以调用其他函数（这些函数也可以调用函数，依此类推……）。在下面的程序中，函数 main() 调用函数 doA()，而 doA() 又调用函数 doB()：

#include <iostream> // for std::cout

void doB()
{
    std::cout << "In doB()\n";
}


void doA()
{
    std::cout << "Starting doA()\n";

    doB();

    std::cout << "Ending doA()\n";
}

// Definition of function main()
int main()
{
    std::cout << "Starting main()\n";

    doA();

    std::cout << "Ending main()\n";

    return 0;
}

此程序生成以下输出：

Starting main()
Starting doA()
In doB()
Ending doA()
Ending main()

不支持嵌套函数

定义放置在另一个函数内部的函数是嵌套函数。与某些其他编程语言不同，在 C++ 中，函数不能嵌套。以下程序不合法：

#include <iostream>

int main()
{
    void foo() // Illegal: this function is nested inside function main()
    {
        std::cout << "foo!\n";
    }

    foo(); // function call to foo()

    return 0;
}

编写上述程序的正确方法是：

#include <iostream>

void foo() // no longer inside of main()
{
    std::cout << "foo!\n";
}

int main()
{
    foo();

    return 0;
}

小测验时间

问题 #1

在函数定义中，花括号和中间的语句叫什么？

显示答案

问题 #2

以下程序打印什么？不要编译此程序，只需自行跟踪代码。

#include <iostream> // for std::cout

void doB()
{
    std::cout << "In doB()\n";
}

void doA()
{
    std::cout << "In doA()\n";

    doB();
}

// Definition of function main()
int main()
{
    std::cout << "Starting main()\n";

    doA();
    doB();

    std::cout << "Ending main()\n";

    return 0;
}

显示答案

Starting main()
In doA()
In doB()
In doB()
Ending main()