🛠 07. 函数

1. 为什么需要函数？🤔

假设你要写一个程序，多次计算两个数的最大值。你会怎么做？

不优雅的做法： 每次需要比较时都重新写一遍比较逻辑：

int a = 10, b = 20;
int max1;
if (a > b) max1 = a; else max1 = b;

int c = 15, d = 8;
int max2;
if (c > d) max2 = c; else max2 = d;
// ... 每次都要重复写这段逻辑

优雅的做法： 把"比较两个数大小"的逻辑封装成一个函数，需要用的时候直接"调用"就行了：

int max(int x, int y) {
    if (x > y) return x;
    else return y;
}

// 然后直接调用
int max1 = max(10, 20);   // 得到 20
int max2 = max(15, 8);    // 得到 15

NOTE

函数就是一段可重复使用的代码块，它接收输入（参数），执行特定的操作，然后返回结果（返回值）。

使用函数的好处：

• 避免重复代码：写一次，反复用。
• 提高可读性：max(a, b) 比一长串 if-else 更容易理解。
• 便于维护：要修改比较逻辑，只需要改函数内部，所有调用处自动生效。
• 模块化：把大问题拆成小函数，逐个解决。

2. 函数的定义和调用 📞

2.1 定义函数

语法：

返回值类型 函数名(参数列表) {
    // 函数体
    return 返回值;
}

各部分说明：

组成部分	说明	示例
返回值类型	函数返回的数据类型。如果不返回任何值，用 void	int、double、void
函数名	用来标识函数的名字，命名规则同变量	max、sayHello、getSum
参数列表	函数接收的输入，多个参数用逗号分隔	int x, int y
函数体	函数内部执行的代码	{ return x + y; }
return	返回结果给调用者，void 函数可以省略	return sum;

示例：定义一个求平方的函数

int square(int n) {
    return n * n;
}

这个函数：

• 返回值类型是 int（返回整数）
• 函数名是 square
• 参数是 int n（接收一个整数）
• 返回 n * n（计算结果）

2.2 调用函数

定义好函数以后，在 main() 或其他地方通过函数名 + 括号 + 参数来使用它：

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义函数
int square(int n) {
    return n * n;
}

int main() {
    int a = 5;
    int result = square(a);  // 调用函数，把 a 的值传给 n
    cout << a << " 的平方是：" << result << endl;

    cout << "10 的平方是：" << square(10) << endl;  // 也可以直接用在 cout 里

    return 0;
}

输出：

5 的平方是：25
10 的平方是：100

调用过程：

TIP

调用函数时，传入的值（如 a、10）叫做实参（实际参数）。 函数定义中的变量（如 n）叫做形参（形式参数）。 实参会把值复制一份给形参，函数内部修改形参不影响实参。

3. 函数的参数 🎯

3.1 无参数函数

有些函数不需要接收任何输入：

void sayHello() {
    cout << "你好，欢迎学习C++！" << endl;
}

int main() {
    sayHello();  // 调用，不需要传参数
    sayHello();  // 可以反复调用
    return 0;
}

3.2 多个参数的函数

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

int main() {
    int sum = add(3, 5);
    cout << "3 + 5 = " << sum << endl;     // 输出 8
    cout << add(100, 200) << endl;          // 输出 300
    return 0;
}

3.3 无返回值函数（void）

如果函数不需要返回结果，用 void 作为返回值类型：

void printInfo(string name, int age) {
    cout << "姓名：" << name << endl;
    cout << "年龄：" << age << endl;
    // 没有 return 语句
}

int main() {
    printInfo("小明", 12);
    return 0;
}

输出：

姓名：小明
年龄：12

NOTE

void 函数也可以写 return; 来提前结束函数，但不返回任何值：

void check(int score) {
    if (score < 0) {
        cout << "分数不能为负数！" << endl;
        return;  // 提前结束
    }
    cout << "分数是：" << score << endl;
}

4. 函数的放在哪里？📐

在 C++ 中，函数必须先声明或定义，然后才能调用。

4.1 把函数定义写在 main 之前（推荐新手）

#include <iostream>
using namespace std;

// 函数定义放在 main 之前
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    cout << add(3, 5) << endl;  // 没问题，编译器已经知道 add 了
    return 0;
}

4.2 函数声明（前向声明）

如果想把函数定义放在 main 后面，需要先在前面声明函数：

#include <iostream>
using namespace std;

// 函数声明（也叫"函数原型"）：告诉编译器有这么一个函数
int add(int a, int b);

int main() {
    cout << add(3, 5) << endl;  // 没问题，编译器知道 add 存在
    return 0;
}

// 函数定义放在 main 后面
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

TIP

函数声明可以省略参数名，只写类型：int add(int, int); 但带上参数名可以让代码更清晰，建议保留。

5. 变量的作用域 🌐

5.1 局部变量

在函数内部定义的变量叫做局部变量，只能在当前函数内使用：

void funcA() {
    int x = 10;   // x 只在 funcA 中有效
    cout << x << endl;
}

void funcB() {
    // cout << x << endl;  // 错误！x 在 funcB 中不可见
    int x = 20;   // 这是 funcB 自己的 x，和 funcA 的 x 无关
    cout << x << endl;
}

5.2 全局变量

在所有函数之外定义的变量叫做全局变量，整个程序都可以访问：

#include <iostream>
using namespace std;

int globalCount = 0;  // 全局变量

void addOne() {
    globalCount++;  // 函数内部可以访问和修改全局变量
}

int main() {
    cout << globalCount << endl;  // 0
    addOne();
    cout << globalCount << endl;  // 1
    addOne();
    cout << globalCount << endl;  // 2
    return 0;
}

WARNING

全局变量虽然方便，但不建议滥用。因为任何函数都可以修改它，程序大了以后很难追踪是谁修改了它的值。优先使用局部变量和函数参数传递数据。

6. 完整示例程序 💻

题目：编写一个程序，包含多个函数，计算圆的面积和周长。

#include <iostream>
using namespace std;

const double PI = 3.14159;

// 计算圆的面积
double calcArea(double radius) {
    return PI * radius * radius;
}

// 计算圆的周长
double calcPerimeter(double radius) {
    return 2 * PI * radius;
}

// 输出圆的详细信息
void printCircleInfo(double radius) {
    cout << "半径：" << radius << endl;
    cout << "面积：" << calcArea(radius) << endl;
    cout << "周长：" << calcPerimeter(radius) << endl;
}

int main() {
    double r;
    cout << "请输入圆的半径：";
    cin >> r;

    printCircleInfo(r);

    return 0;
}

运行示例：

请输入圆的半径：5
半径：5
面积：78.5397
周长：31.4159

7. 小结 🎯

• 函数是把一段代码封装起来，方便重复使用的工具。
• 定义函数需要指定：返回值类型、函数名、参数列表、函数体。
• 用 return 返回结果，void 函数可以不返回。
• 函数必须先声明/定义才能调用。
• 局部变量在函数内部有效，全局变量在整个程序有效。
• 把大问题拆成小函数，可以让程序更清晰、更容易维护。

8. 练习 📝

1. 简单函数：编写一个函数 int triple(int n)，返回输入数字的 3 倍。在 main 中调用并输出结果。

2. 判断奇偶：编写一个函数 bool isEven(int n)，判断整数是否为偶数。如果是偶数返回 true，否则返回 false。在 main 中测试。

3. 最大值：编写一个函数 int maxOfThree(int a, int b, int c)，返回三个数中的最大值。

4. 温度转换：编写两个函数：

   • double celsiusToFahrenheit(double c)：摄氏度转华氏度（公式：F = C × 9/5 + 32）
   • double fahrenheitToCelsius(double f)：华氏度转摄氏度（公式：C = (F - 32) × 5/9） 在 main 中测试两种转换。

5. 判断素数：编写一个函数 bool isPrime(int n)，判断一个整数是否为素数（质数）。

   素数是指大于 1，且只能被 1 和自身整除的自然数。

6. 最大公约数：编写一个函数 int gcd(int a, int b)，用辗转相除法求两个数的最大公约数。

   辗转相除法：gcd(a, b) = gcd(b, a % b)，直到余数为 0。

7. 挑战题：万年历：编写一个函数 bool isLeapYear(int year) 判断闰年，一个函数 int getDaysInMonth(int year, int month) 返回某个月的天数，然后在 main 中输入年份和月份，输出该月有多少天。