引入

在数学中，我们有函数的概念，例如$f(x) = 6x+2$就是一个函数。在编程中，同样有函数的概念。函数是一个程序段的总称。通过函数，我们可以略去大量重复但有细微差别的代码。例如下面这段代码：

#include <iostream>
using namespace std; 

int x, y;

int main() {
    
    cin >> x >> y;
    
    x += (x + 1) / 2 + (y + 3);
    y += (y + 1) / 2 + (x + 3);
    
    cout << x << y; 
    
    return 0;
}

如果我们x += (x + 1) / 2 + (y + 3) 这步操作封装成一个函数f(x, y)，那么我们就只需要分别调用f(x, y) 和f(y, x) 就可以实现上述的计算效果。

上面的例子可能不太明显。当处理大段代码，或者需要递归执行操作时，才是函数大显神威的时候。

函数的定义与调用

在 C++ 中，可以通过下面的格式来定义一个函数：

返回值类型 函数名(参数类型 参数名, ...) {
    // 函数内容
}

和数学类似，参数是调用函数时传给函数的一个变量或值，相当于给他起了个别名。而返回值是函数执行完成后返回的值，可以赋值给变量等，在函数内部使用 return来返回值，格式return 返回值。return 执行后函数后面的代码都会停止执行。如果函数是一个无返回值的函数，但是在函数中想要停止函数执行，可以使return; ，即return 后不填返回值。

如果没有返回值，返回值类型需void ；如果没有参数，小括号里为空。

在定义函数后，可以使函数名(参数, ...)来调用函数。例如，下面代码对上面代码进行了一个优化：

#include <iostream>
using namespace std; 

int x, y;

int f(int a, int b) {
    return (a + 1) / 2 + (b + 3);
}

int main() {
    
    cin >> x >> y;
    
    x += f(x, y);
    y += f(y, x);
    
    cout << x << y; 
    
    return 0;
}

在学习引用传值后，我们还能进一步优化这段代码。

形参与实参、作用域

在上面的这段代码中，我们f 函数内定义了两个参数a 和b 。这两个参数是没有实际的值的，只是形式上的参数，我们称为形式参数，简称形参。而在调用f函数时，我们传入了两个参数a 和b ，这两个参数是有实际的值，我们称为实际参数，简称实参。

在 C++ 中，我们在函数内部定义的变量是一种临时的变量，不能被函数外部所访问。但是全局变量却可以被任何函数访问，这就牵扯到了作用域的问题。可以简单的这样理解：除了全局作用域外，每对大括号内部是一个作用域，作用域内还可以套作用域。我们称外层的作用域级别高，内层的作用域级别低。一个作用域中的代码只能访问当前作用域中的变量，或者包含当前作用域的作用域（也就是级别比当前作用域高的作用域）的变量。任何地方都可以访问全局作用域中的变量。

函数参数传递的概念

在阅读本节前，默认你已经了解了指针类型的概念和使用。

在 C++ 中，函数参数有三种传递方式：值传递、引用传递和指针传递。

值传递是指只传入一个值，格式为参数类型 参数名。也就是说，函数内部使用的形参是实参的一个备份，修改形参不会影响到实参。

引用传递是指传入变量的引用，格式为参数类型 &参数名。也就是说，函数内部使用的形参是实参的一个别名，对形参的修改会同步给对应的实参。

指针传递传入的是一个指针类型的变量，格式为参数类型 *参数名 ，这里的参数类型是指针指向的变量的类型，参数名是函数内这个指针形参的名称。在函数内部需要使* 对指针进行解引用来获取值，和引用传递类似，解引用形参后对变量值的修改会同步给实参对应的变量的值。

下面给出一个例子，以帮助你更好地理解三种传递方式。同样，这段代码是在上面那段代码的基础上修改的：

#include <iostream>
using namespace std; 

int x, y;

void f1(int a, int b) {
    a = (a + 1) / 2 + (b + 3);
}

void f2(int &a, int &b) {
    a = (a + 1) / 2 + (b + 3);
}

void f3(int *a, int *b) {
    *a = (*a + 1) / 2 + (*b + 3);	// 因为传的是指针，所以要解引用 
}

int main() {
    
    cin >> x >> y;
    
    f1(x, y);	// 不会改变x和y的值 
    f2(x, y);	// 会改变x和y的值 
    f3(&y, &x);	// 传的是指针，会改变x和y的值 
    
    cout << x << y; 
    
    return 0;
}

总结

函数是编程中的一个重要概念，可以帮助我们便捷地复用整段代码。学习函数，有利于我们更好、更快、更便捷地进行编程。函数在一些算法中也有应用。作为基础语法的一部分，我们必须熟练地掌握函数。