C++ 练气期之函数探幽

1. 函数基础

一个C++程序中，往往需要包含若干个函数，可以说函数是C++程序的基础组成元件，是程序中的头等公民。

如果要理解程序中使用函数的具体意义，则需要了解语言发展过程中致力要解决的 2 问题：

• 一是完善语言的内置功能库（API），让开发者不为通用功能所干扰。

• 另就是通过特定的代码组织方案提升程序的可伸缩性、可维护性、可复用性以及安全性。

随着项目规模的增大，分离代码，重构整体结构尤为重要。

函数的出现，从某种意义上讲，其首要任务便是分离主函数中的代码，通过构建有层次性的代码，从而提升程序的健壮性。当然，通过函数分离代码是有准则的，其准则便是以重用逻辑为核心。

分离是一个大前提，有了这个大前提，便是分离的方案。

如函数设计理念、类设计理念、微服务设计理念……都是分离的思路，只是各自面对的是不同规模的项目。

1.1 使用函数

C++中使用函数分 2 步：

• 定义函数：定义过程强调函数功能的实现。定义函数时，C++底层运行时系统并不会为函数中的局部变量分配空间。
• 调用函数：调用函数也就是使用函数提供的功能。此期间运行时系统才会为函数中的局部变量分配空间。

C++对定义和调用 这 2 个过程有顺序要求，也就是必须先义再调用。

#include <iostream>
using namespace std;
/*
* 定义函数：
* 侧重设计理念：此函数的功能是什么？或者说，通过使用此函数能获取到什么样的帮助 
* 如下设计一个显示个体信息的函数
* 当然在设计过程时，需遵循函数的语法要求   
*/ 
void showInfo(char names[10]){
	cout<<"你好："<<names<<endl; 
}

int main(int argc, char** argv) {
	char myNames[10]="果壳"; 
    //调用时，函数中的代码方被激活
	showInfo(myNames); 
	return 0;
}

如上代码，当在main函数中调用showInfo函数时，showInfo需要在主函数之前定义，否则编译器会抛出错误。

如果非要把函数的定义放在调用语法之后，也不是不可以。可通过把函数的设计过程再分拆成 2 个步骤实施：

• 声明函数原型：函数原型只包含函数的基础说明信息，并不包含函数功能体。通过原型声明，提前告诉编译器，此函数是存在的。
• 函数功能定义：功能实现。

如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;
//声明函数原型
void showInfo(char names[10]);
int main(int argc, char** argv) {
	char myNames[10]="果壳"; 
	//调用函数 
	showInfo(myNames); 
	return 0;
}
//函数定义可以放在函数调用之后
void showInfo(char names[10]){
	cout<<"你好："<<names<<endl; 
}

原型声明语句只要是在调用之前就可以。

1.2 函数的作用域

函数和变量的区别：

• 变量中存储的是数据。变量的存储位置可能是在栈中（stack area）、堆中(heap area)或全局数据区域（data area）。
• 函数存储的是逻辑代码。函数的存储位置是在代码区(code area)。

函数的作用域与变量的作用域不同，变量因声明位置和存储位置不同，其作用域则会有多种情况。而函数只可能存储存在代码区，C++不允许函数嵌套定义，且只能在文件中定义。从某种意义上讲，函数的定义只有全局概念，而无局部概念。

如上文所述，如果函数是定义在调用之前，不存在调用不到问题，但如果定义是在调用之后，则需要声明原型后才能调用到，声明位置不同时，此函数的可见性也不一样。如下述代码

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char** argv) {
	char myNames[10]="果壳"; 
	//调用不到 
	showInfo(myNames ); 
	//声明函数原型 
	void showInfo(char names[10]);
	//可调用到函数 
	showInfo(myNames); 
	return 0;
}
//函数定义在调用之后，调用时，则需要先声明
void showInfo(char names[10]){
	cout<<"你好："<<names<<endl; 
}

通过这种机制，可以限制函数的使用位置。

本文是从广义角度讨论函数，并不涉及类中函数的作用域问题。因类可以对函数进一步封装，可以限制函数的使用范围。

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