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C++函数定义和调用过程(超详细)

在创建函数时,必须编写其定义。所有函数定义包括以下组成部分:
  • 名称:每个函数都必须有一个名称。通常,适用于变量名称的规则同样也适用于函数名称。
  • 形参列表:调用函数的程序模块可以向其发送数据。形参列表是保存传递给函数的值的变量列表。如果没有值传递给函数,则其形参列表为空。
  • 主体:函数的主体是处理函数正在执行的任务的一组语句。这些语句包含在一组大括号中。
  • 返回类型:函数可以将值发送回调用它的程序模块。返回类型是要发送回的值的数据类型。

图 1 显示了标有各组成部分的简单函数。

函数的组成部分
图 1 函数的组成部分

定义中的第一行称为函数头。现在来仔细看一看这 3 个部分。第一个部分是函数的返回类型,其次是函数名称,函数头的末尾则是一对括号。如果该函数有任何参数,则它们将排列在该括号中。当然,即使形参列表为空,括号也必须保留,正如图 1 所示。

空函数

如前所述,函数可以返回一个值。教程中介绍过的所有程序中的 main 函数都被声明为向操作系统返回一个 int 值。"return 0;" 语句使得当 main 函数完成执行时返回值 0。

然而,并不是所有函数都一定要返回值。某些函数只需执行一个或多个语句,然后返回。在 C++ 中,这样的函数称为空函数。下面显示的 displayMessage 函数就是一个空函数示例:
void displayMessage()
{
    cout << "Hello from the function displayMessage.\n";
}
该函数的名称是 displayMessage,意思是“显示消息”,它是一个描述性的名称,说明了函数的功能。函数就应该按这种方式命名,即通过名称揭示其功能。因为该函数不需要接收任何信息以执行其任务,所以它的括号中没有形参列表。

该函数的返回类型是 void。这意味着函数在完成执行后不返回值,并返回到调用该程序的部分。因为没有返回值,所以不需要 return 语句。当函数中的语句己经完成执行并且遇到结束函数的封闭大括号时,程序将自动返回。

调用函数

调用函数将导致函数的执行。函数 main 在程序启动时自动调用,但所有其他函数必须由函数调用语句执行。当一个函数被调用时,程序分支到该函数并执行其主体中的语句。

现在来看一个程序,它包含了两个函数:main 和 displayMessage。
// This program has two functions: main and displayMessage.
#include <iostream>
using namespace std;

// Function prototype
void displayMessage();
//mian函数
int main()
{
    cout << "Hello from main.\n";
    displayMessage(); // Call.displayMessage
    cout << "Now we are back in the main function again. \n";
    return 0;
}

void displayMessage()
{
    cout << "Hello from the displayMessage function.\n";
}
程序输出结果:

Hello from main.
Hello from the displayMessage function.
Now we are back in the main function again.

与所有 C++ 程序一样,该程序是从 main 函数开始执行的,其他函数只有在它们被调用时才执行。在上面程序中,函数 displayMessage 由 main 函数中的以下语句调用:

displayMessage();

请注意函数调用的形式,它只是函数的名称,后跟一组括号和分号。现在使用它来和函数头比较一下:
  • 函数头 -> void displayMessage;
  • 函数调用-> displayMessage();

函数头是函数定义的一部分。它声明函数的返回类型、名称和形参列表。它不能用分号终止,因为函数的主体定义要跟在它后面。

函数调用是一个执行该函数的语句,所以它像所有其他 C++ 语句一样,以分号终止。

请注意,函数调用不会包括返回类型。

可能有人会奇怪,上面程序中的第 6 行语句是做什么用的?它被称为函数原型,它的任务很简单,就是让编译器知道,在程序的后面将出现这个函数。它看起来很像是函数头,但它其实是一个语句,所以是以分号结束的。

现在来看一下上面程序的执行流程。理所当然,它是从 main 函数开始的。当遇到调用 displayMessage 函数的语句时,程序分支到该函数并执行其语句。一旦 displayMessage 完成执行,则程序将返回到 main 函数,继续执行函数调用行后面的语句,如图 2 所示。

程序的执行流程
图 2 程序的执行流程

函数调用语句可用于诸如循环、if 语句和 switch 语句之类的控制结构中。例如,下面程序就把 displayMessage 函数调用放在了循环中:
#include <iostream>
using namespace std;

// Function prototype
void displayMessage();

int main()
{
    cout << "Hello from main.\n";
    for (int count = 0; count < 3; count++)
    {
        displayMessage() ; // Call displayMessage
    }
    cout << "Back in function main again.\n";
    return 0;
}
void displayMessage()
{
    cout << "Hello from the function displayMessage.\n";
}
程序输出结果:

Hello from main.
Hello from the displayMessage function.
Hello from the displayMessage function.
Hello from the displayMessage function.
Back in function main again.

在程序中可以有很多函数和函数调用,且函数之间也可以相互调用,如下面程序所示,它具有 3 个函数:main、deep和deeper:
#include <iostream>
using namespace std;

// Function prototype
void deep();
void deeper();

int main()
{
    cout << "工 am starting in function main.\n";
    deep(); // Call function deep
    cout << "Now I amback in function main again.\n";
    return 0;
}

void deep()
{
    cout << "I am now inside the function deep.\n";
    deeper();    // Call function deeper
    cout << "Now I am back in deep. \n";
}

void deeper()
{
    cout << "I am now inside the function deeper.\n";
}
程序输出结果:

I am starting in function main.
I am now inside the function deep.
I am now inside the function deeper.
Now I am back in deep.
Now I am back in function main again.

此程序中,函数 main 只调用函数 deep。然后由 deep 调用 deeper,程序釆用的路径如图 3 所示。

以分层形式调用函数的程序执行路径
图 3 以分层形式调用函数的程序执行路径

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