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1. 弁言
函数是C++编程中的核心概念之一，它允许我们将代码模块化，进步代码的可读性、复用性和可维护性。本文将深入探究：
- 函数的界说与调用
- 参数传递方式（值传递 vs 引用传递）
- 应用场景与最佳实践
2. 函数的界说与调用
2.1 函数的基本结构
一个C++函数由以下部分组成：
- 返回类型 函数名(参数列表) {
- // 函数体
- return 返回值; // 如果返回类型不是 void
- }
- 返回范例：可以是 int、double、string 等，假如函数不返回任何值，则用 void。
- 函数名：遵循标识符命名规则（字母、数字、下划线，不能以数字开头）。
- 参数列表：可以是零个或多个参数，用逗号分隔。
- 函数体：包含详细的执行逻辑。
示例：计算两个数的和
- #include <iostream>
- using namespace std;
- // 函数定义
- int add(int a, int b) {
- return a + b;
- }
- int main() {
- int num1 = 5, num2 = 3;
- // 函数调用
- int result = add(num1, num2);
- cout << "5 + 3 = " << result << endl;
- return 0;
- }
2.2 函数的声明与界说分离
在大型项目中，通常将函数声明放在头文件（.h），函数界说放在源文件（.cpp）。
示例：多文件组织
math_utils.h（声明）
- #pragma once
- int add(int a, int b); // 函数声明
- #include "math_utils.h"
- int add(int a, int b) { // 函数定义
- return a + b;
- }
- #include <iostream>
- #include "math_utils.h"
- using namespace std;
- int main() {
- cout << "5 + 3 = " << add(5, 3) << endl;
- return 0;
- }
3. 参数传递方式
C++支持两种重要的参数传递方式：
- 值传递（Pass by Value）
- 引用传递（Pass by Reference）
3.1 值传递（Pass by Value）
- 特点：函数接收参数的副本，修改形参不影响实参。
- 适用场景：
- 不需要修改原始数据
- 传递小型数据（如 int、double）
示例：值传递
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void increment(int x) {
- x++; // 只修改局部副本
- cout << "函数内 x = " << x << endl;
- }
- int main() {
- int num = 5;
- increment(num);
- cout << "函数外 num = " << num << endl;
- return 0;
- }
- 函数内 x = 6
- 函数外 num = 5 // 原始值未改变
3.2 引用传递（Pass by Reference）
- 特点：函数直接操作原始变量，修改形参会影响实参。
- 语法：在参数前加 &。
- 适用场景：
- 需要修改原始数据
- 传递大型数据结构（如 vector、class 对象）以制止拷贝开销
示例：引用传递
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void increment(int &x) { // 引用传递
- x++; // 直接修改原始变量
- cout << "函数内 x = " << x << endl;
- }
- int main() {
- int num = 5;
- increment(num);
- cout << "函数外 num = " << num << endl;
- return 0;
- }
- 函数内 x = 6
- 函数外 num = 6 // 原始值被修改
3.3 常量引用（const Reference）
- 特点：制止不必要的拷贝，同时防止函数修改原始数据。
- 适用场景：
- 传递只读的大型数据（如 string、vector）
示例：常量引用
- #include <iostream>
- #include <string>
- using namespace std;
- void printString(const string &s) { // 常量引用
- cout << s << endl;
- // s[0] = 'A'; // 错误！不能修改 const 引用
- }
- int main() {
- string str = "Hello";
- printString(str);
- return 0;
- }
4. 高级函数特性
4.1 默认参数
- 允许函数参数有默认值，调用时可省略。
- 规则：
- 默认参数必须从右向左界说。
- 通常在函数声明中指定默认值。
示例：默认参数
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void greet(string name, string prefix = "Hello") {
- cout << prefix << ", " << name << "!" << endl;
- }
- int main() {
- greet("Alice"); // 输出: Hello, Alice!
- greet("Bob", "Hi"); // 输出: Hi, Bob!
- return 0;
- }
4.2 函数重载（Overloading）
- 允许同一作用域内界说多个同名函数，但参数列表不同。
- 适用场景：
- 提供多种方式调用同一功能（如 print(int) 和 print(double)）
示例：函数重载
- #include <iostream>
- using namespace std;
- void print(int x) {
- cout << "整数: " << x << endl;
- }
- void print(double x) {
- cout << "浮点数: " << x << endl;
- }
- int main() {
- print(5); // 调用 print(int)
- print(3.14); // 调用 print(double)
- return 0;
- }
5. 参数传递方式对比
特性值传递引用传递常量引用语法void func(int x)void func(int &x)void func(const int &x)是否修改实参否是否性能小型数据高效，大型数据拷贝开销大无拷贝开销无拷贝开销适用场景基本数据范例需要修改的参数或大型数据结构只读访问大型数据
6. 最佳实践总结
- 优先使用引用传递：
- 对于大型数据（如 vector、自界说类），制止不必要的拷贝。
- 假如不需要修改数据，用 const &。
- 慎用全局变量：
- 公道使用默认参数：
- 函数拆分原则：
- 一个函数只做一件事（单一职责原则）。
- 函数长度建议不超过一屏（约50行）。
- 性能敏感场景：
- 频仍调用的小函数可声明为 inline（由编译器决定是否内联展开）。
7. 结语
函数是C++步伐的基本构建块，把握其界说、调用和参数传递方式是成为及格开发者的关键。本文涵盖了：
- 函数的界说与调用
- 值传递与引用传递的区别
- 高级特性（默认参数、函数重载）
- 性能优化建议
实践建议：尝试编写一个计算器步伐，使用函数封装加法、减法等操作，并比力值传递和引用传递的性能差异。
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