第7课：函数——C++的编程模块

学习创建你自己的“专业工人”，把大任务分解成小模块，让代码更整洁、更强大！

环节一：函数：程序的“专业工人”

函数就像一个个身怀绝技的工人，每个工人只负责一件事，并把它做到最好。

食谱卡片：求立方

函数就像一张食谱。点击卡片，看看输入“原料”后能做出什么“菜肴”！

食谱 (调用)

cube(3.0);

菜肴 (返回值)

27.0

一个函数必须有三要素：原型（说明书）、定义（制作过程）和调用（使用它）。

代码示例

#include <iostream> using namespace std; // 1. 函数原型 (告诉编译器有这样一个工具) double cube(double x); int main() { double num = 3.0; // 3. 函数调用 (在main函数里使用这个工具) double result = cube(num); cout << num << " 的立方是 " << result << endl; return 0; } // 2. 函数定义 (说明工具具体怎么工作) double cube(double x) { // return 关键字把结果“送回”给调用它的地方 return x * x * x; }

环节二：参数传递：复印件 vs. 图书馆钥匙

给函数传递信息有两种主要方式：一种是给复印件，一种是给原件的钥匙。

按值传递：复印机

当你传递普通变量（如 `int`, `double`）时，函数得到的是一个**复印件**。函数对复印件的修改，**不会**影响原件。

main()的原件

apples = 5

函数拿到的复印件

数组传递：图书馆钥匙

当你传递数组时，函数得到的是数组的**地址**（就像一把图书馆的钥匙）。函数可以直接修改**原始数组**。

main()的原始数组

scores[0] = 90

函数拿到的钥匙

🔑

环节三：函数与数组的协作

处理数组是函数的常见任务。记住，传递数组时必须同时告诉函数数组有多大。

代码示例：保护数组

#include <iostream> const int MAX_SIZE = 5; using namespace std; // int arr[] 和 int* arr 是一样的 // n 告诉函数数组的大小 // const 关键字像一个“保护锁”，防止函数修改数组 void show_array(const int arr[], int n); int main() { int scores[MAX_SIZE] = {88, 92, 75, 100, 95}; show_array(scores, MAX_SIZE); return 0; } void show_array(const int arr[], int n) { cout << "成绩是: "; for (int i = 0; i < n; i++) { cout << arr[i] << " "; // arr[i] = 0; // 如果取消这行注释，会报错！ // 因为arr被const保护了。 } cout << endl; }

函数处理其他类型

处理C-风格字符串

它本质上也是 `char` 数组，同样传递地址。但它很聪明，用末尾的 `\0` 来标记结束，所以**不需要**额外传递长度。

`int count_chars(const char* str);`

处理string类和结构体

它们更像普通变量，默认按值传递（传递复印件）。如果它们很大，为了效率，我们也可以传递它们的地址（指针）。

`void show_struct(const Student& stu);`

环节四：高级主题：递归与函数指针

来见识一下函数更神奇的两种用法！

递归：俄罗斯套娃

递归就是函数调用自己。就像一个不断打开自己的套娃，直到遇见最小的那个（停止条件）。

函数指针：灵活的调度员

函数指针是一个特殊的变量，它存储的不是数字或文字，而是**一个函数的地址**。

这允许我们把一个函数作为参数传递给另一个函数，让程序变得非常灵活。

// pf 是一个指向函数的指针 // 这个函数接收一个 double, 返回一个 double double (*pf)(double); // 让 pf 指向 cube 函数 pf = cube; // 通过指针调用函数 double result = (*pf)(5.0); // result is 125.0

魔法师的挑战

是时候检验你的学习成果了！尝试完成下面的任务吧。

练习 1：调和平均数

任务：

编写一个函数 `harmonic_mean(double x, double y)`，计算两个数的调和平均数并返回结果。公式为：2.0 * x * y / (x + y)。

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#include <iostream> using namespace std; double harmonic_mean(double x, double y); int main() { double num1, num2; cout << "请输入两个数字 (输入0结束):" << endl; while (cin >> num1 && num1 != 0 && cin >> num2 && num2 != 0) { double mean = harmonic_mean(num1, num2); cout << "调和平均数是: " << mean << endl; cout << "请再输入两个数字 (输入0结束):" << endl; } return 0; } double harmonic_mean(double x, double y) { return 2.0 * x * y / (x + y); }
练习 2：高尔夫球成绩处理

任务：

编写三个函数：`fill_array`（读取成绩），`show_array`（显示成绩，不得修改），和 `average`（计算平均分）。在main中调用它们处理最多10个分数。

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#include <iostream> using namespace std; const int Max = 10; int fill_array(double arr[], int limit); void show_array(const double arr[], int n); double average(const double arr[], int n); int main() { double scores[Max]; int actual_size = fill_array(scores, Max); if (actual_size > 0) { show_array(scores, actual_size); cout << "平均成绩是: " << average(scores, actual_size) << endl; } return 0; } int fill_array(double arr[], int limit) { /* ...内容见大纲... */ return 0; } void show_array(const double arr[], int n) { /* ...内容见大纲... */ } double average(const double arr[], int n) { /* ...内容见大纲... */ return 0.0; }
练习 3：盒子结构体

任务：

定义`struct box`。编写函数 `show_box`（按值传递）和 `calculate_volume`（按地址传递，计算并设置体积）。

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#include <iostream> using namespace std; struct box { double length, width, height, volume; }; void show_box(const box b); void calculate_volume(box * pb); int main() { box my_box = {10.0, 5.0, 2.0, 0.0}; show_box(my_box); calculate_volume(&my_box); show_box(my_box); return 0; } void show_box(const box b) { cout << "L: " << b.length << ", W: " << b.width << ", H: " << b.height << ", V: " << b.volume << endl; } void calculate_volume(box * pb) { pb->volume = pb->length * pb->width * pb->height; }