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06 - C++函数

 

本期我们讨论的是 C++ 中的函数。

函数到底是什么呢，函数就是我们写的代码块，被设计用来执行特定的任务，以后我们学习 class 类的时候，这些块会被称为方法，但是当我说到函数时，我们讲的可不是 C++ 类里面的 方法。

01 函数能干什么

对我们来说，使用函数是很常见的，避免代码重复。我们不想重复写相同的代码，当然，如果我们也可以复制和粘贴很多代码，但会导致巨大的混乱，这也意味着如果我们决定改变一些代码，我们必须在所有这些地方改变它，我们粘贴的地方，那维护这些代码简直就是灾难，所以我们把我们要做的事情写成一个函数，然后可以多次调用它。

如果需要的话，你可以认为函数有一个输入，一个输出，尽管他们可能并不需要这么做。我们可以为函数提供一定的参数，函数可以为我们返回值。

02 定义函数

假设我们想把两个数相乘，我们想写出这样的一个函数。

 

我们对上面的代码做一些详细的解释。

首先写的是所谓的返回值 int，也就是说，这就是这个函数的返回类型，因为是两个整数相乘，这当然会得到一个整数 ；然后给出函数名 multiply ，它有两个参数 a 和 b ，这些就是我们要乘的数，它们的类型都是 int。然后给出函数体，它会返回 a*b 。

这样你就得到一个函数，它有两个都是整数的参数，该函数的功能是返回两者的乘积。

我们不一定非要提供参数，例如，我可以不提供任何参数，直接返回 5*8 ，这仍然是一个返回整数的函数，但它没任何参数。

 

我们也可以让函数不返回任何东西，我们通过写 void 作为返回类型来实现，void 意思是啥也没有，所以我们可以这样做。

 

03 调用函数

如何调用这个函数呢？调用一个函数非常简单，我们直接看下面的例子。

 

对上面的代码我们做一些解释。

首先我们定义了一个变量 result，来装这个结果，然后直接写函数的名字加括号就可以完成调用函数，括号里面的数字就是函数需要的两个参数，返回值 result 保存 a*b 的结果，最后我们将结果输出到控制台。按 F5 来运行程序，你可以看到我们得到显示是6，也就是2乘以3的结果。

04 为什么要用函数

所以，为什么要用函数呢？看起来代码还更多了一些。

让我们把情况说的更详细些，假设我要做一堆的乘法，我想把它们都记录到控制台，在没有函数的情况下，下面的情况这样看起来会很乱。

 

如果你运行了这些代码，你会发现我犯了一些错误，我想说的是，其实这种情况经常发生。人们复制和粘贴代码块， 然后忘记改变一个小细节，在某些情况下程序如果正常运行的话，你就有可能注意不到，直到它在某个地方出错了，你才会知道。

（你不会还没发现错在哪里吧？）

让我们修正这些代码。

 

这样我们会得到正确的结果。

上面的多段代码大部分内容基本差不多，基本的区别就是参与乘法的数字不同。这就很难受了。

让我们为这个重复的过程创建一个函数。

先分析一下具体的需求。这个函数应该不需要返回值，它只需要输出一些信息；这个函数需要两个参数，就可以完成每段代码中不同的部分；为了直观的联想到函数的功能，函数的名字就叫做 MultiplyAndLog 吧，然后我们就有了下面这个函数。

 

函数定义好后，我们要做的就是调用这个函数。

 

如果启动这个程序， 你可以看到，在这里可以获得正确的值，这是一个很简单的例子，我们获得了一个非常干净、易于阅读的程序。

通过以上给分析过程，我们有效地证明了函数是真的非常重要的。你的目标应该是将你的代码分开成很多函数。

然而， 有一件事我想强调，也不要把你的代码每一行都拆成函数，对任何人都没有好处的代码，这很难维护，您的代码将看起来凌乱不堪，它会让你的程序变慢。

原因是每次我们调用函数时，编译器生成一个call 指令，这基本上意味着，在一个运行的程序中，我们需要创建一个堆栈结构，这意味着我们必须把像参数这样的东西推进堆栈，我们还需要将一个叫做返回地址的东西，然后我们要做的是跳到二进制执行文件的不同部分，以便开始执行我们的函数指令。为了将 push 进去的结果返回，我们得回去到最初调用函数之前。就像在内存中跳跃来执行函数，跳跃和执行这些都需要时间，这些会减慢我们的程序。当然前提是保持我们当前的函数是作为一个实际的函数，而不是做内联inline的工作（我们会在未来深入讨论内联）。

我说这些都是因为不想让你们对于每一行代码都去创建函数，不要做那么搞笑的事情，编码多了你才能明白哪里你会需要一个函数，但基本上如果你看到自己在多次做一项共同的任务，那么基本可以为此创建一个函数，函数的主要目的是防止代码重复，我们不希望复制粘贴代码。

05 其他的

现在我们回到代码中，有些小伙伴会发现一个细节，main 函数需要返回 int 类型的值，可是在 main 函数体中却找不到 return 关键字。这样操作是合理的吗？

然我们做一个修改，验证一些东西。

 

Ctrl+F7 编译，我们得到了一个错误。

 

看起来有返回类型的函数的确必须有返回值。

原因是主函数实际上是一个特殊函数，只有主函数被豁免可以不返回值，它会自动假设你返回0。其他的函数必须要返回值。 main函数不写返回值的操作只是现代 C 和C++ 的一个特性，可以让你代码保持的干净一点。

好了，我们知道这必须返回一个值，刚才讲的东西实际上 只适用于调试模式，如果我们在release 模式下编译，这里你会看到我们没有得到错误，这并不是说我们现在做的是正确的，因为如果我们真的要拿返回值值做某些事情的话，我们会得到 “未定义的行为” 的报错信息，只是编译器不会报错，但是在调试模式下，编译器就会显示出错。

后话

好了，这是一个基本的函数介绍，函数真的很有用。未来我还会写很多函数，每个程序都是由一系列函数组成的，所以这是非常重要的，如果你不认为你完全理解函数是如何工作的，不用担心， 因为在这个系列中我们会写超级多的函数，你会掌握它的，最好的学习方法当然是多练习是吧。我们通常还将函数分解为声明和定义，声明通常存储在头文件中，我们在转换单元或 CPP 文件中编写定义，我将专门制作关于头文件的一期，在那里会讲到在头文件中函数如何声明。

 

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